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操控宇宙的幕後黑手-3

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發表於 2007-5-12 16:28:20 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

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操控宇宙的幕後黑手-3


事實上,今日宇宙中98%的大型星系,不是橢圓形就是螺旋形,它們的外形在發生合併的時候會崩解變化。這些星系很穩定,大多由年老的恆星組成,這告訴我們,它們必定很早就已形成,而且保持規則的形狀已經有很長一段時間了。有少數星系至今仍在合併中,但通常是質量較小的星系。

宇宙在現在年齡的一半時便開始顯露疲態,合併現象的中斷並不是唯一的跡象:恆星形成率也同樣衰退了下來。在1990年代有許多研究團隊率先證實:今天仍存在的恆星,大多誕生於宇宙歷史的前半段。這些團隊的領導人包括了當時加拿大多倫多大學的黎利(Simon J. Lilly)、美國航太總署太空望遠鏡科學研究所的馬道(Piero Madau)與加州理工學院的史泰德爾(Charles C. Steidel)。最近,研究人員已經明白這種趨勢是如何發生的。原來,大型星系內的恆星形成活動很早就停止了,當宇宙年齡是現在的一半時,只有質量較小的系統仍以顯著的效率持續生成恆星,恆星形成區的此種遷移現象稱為「星系小型化」(參見2005年2月號〈宇宙的中年危機〉)。這似乎有點矛盾:星系形成的理論預言小型星系會先成形,當它們相互合併之後,才會出現大型星系;但是恆星形成的歷史看來卻順序相反:恆星誕生的主要地點一開始是大型星系,然後才輪到小型星系。

另一件怪事是,常見於星系中央的超大質量黑洞,其成長似乎已大幅減緩。這樣的黑洞是類星體和活躍星系的能量來源,在現代宇宙裡的數量非常少;我們星系和其他星系裡的黑洞則是不活躍的。這種種關於星系的演化趨勢是否相關?暗能量是否真是這一切現象的根源?

站上主宰的位子

有些天文學家認為星系內部的某些過程,例如黑洞及超新星的釋放能量,是星系與恆星停止形成的原因,但現在暗能量浮上了檯面,它似乎是連結這所有事情的更基本原因,主要的證據是當大部份星系與星系團停止形成的時間點,約略與暗能量開始主宰宇宙的時期相符,兩者都發生在宇宙大概是現在年齡的一半之時。

概念是這樣的:在宇宙歷史上的那個時期,物質的密度很高,因此星系間的重力作用足以超越暗能量造成的效應;星系比肩接踵,相互作用而且經常合併。當星系內的氣體雲互相碰撞時,新恆星便誕生了;若氣體被捲入這些系統中央,黑洞就會成長。隨著時間的演進,空間膨脹,物質逐漸稀薄,重力因而減弱,但暗能量的強度卻維持不變(或幾乎不變),兩者間難以維持穩定的平衡狀態,最終造成膨脹從減速轉為加速,於是,星系所在的結構被扯開,導致星系的合併比率逐漸降低,星系際氣體也變得較難墜入星系中。喪失了糧食,黑洞當然變得平靜許多。

這一連串的事件,或許可用來解釋星系族群的瘦身現象。質量最大的暗物質暈與置身其中的星系,往往也是最能聚集成群的;它們與其他的大型暗暈相距甚近,因此比質量較小的系統更容易撞進鄰居家裡,撞進去的時候,恆星形成率開始暴增。新形成的恆星先是發出光亮,然後爆炸殞命,加熱其周遭氣體,使氣體無法收縮形成新恆星,這樣一來,恆星的形成本身反而是扼殺恆星形成的兇手:恆星加熱了它們賴以生成的氣體,進而阻止其他新恆星的誕生。這類星系中心的黑洞,則扮演了另一個抑制恆星形成的角色;星系合併時會把氣體餵入黑洞,使黑洞發射噴流,加熱系統中的氣體,阻礙其冷卻,也因此無法生成新的恆星。

顯然地,大型星系裡的恆星形成活動一旦停止,就無法重新開始,這很可能是因為這些系統中的氣體已經消耗殆盡,或變得太熱而無法快速冷卻下來。這些大型星系仍可與其他星系合併,但由於缺乏低溫氣體,以致於不易形成新恆星。雖然大型星系失去了活力,但較小的星系卻持續合併,並製造新恆星,結果就像觀測到的現象一樣,大星系比小星系早定型。暗能量或許是經由衡量星系群聚的程度與合併比率,來調控這個過程。
發表於 2007-5-28 13:09:10 | 顯示全部樓層
哦哦哦..太長細..睇到訓...::39: ::39:
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發表於 2007-7-22 11:43:18 | 顯示全部樓層
是咯 zzzzzzzzzzzzzzzz
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發表於 2007-7-23 18:25:25 | 顯示全部樓層
我一見到里個post都有d唔想睇= ="orz
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發表於 2007-7-25 11:12:51 | 顯示全部樓層
太悶了...
唔想睇
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發表於 2007-8-3 22:39:09 | 顯示全部樓層
哦~咁即係點?:91:
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