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银河系的中心有多混乱,恒星“车祸”频发,伽马射线暴不断

在银河系的中心,大量的星际尘埃、气体笼罩着一个神秘的世界。这里的混乱,令人匪夷所思。

根据科学家的估计,直径15万光年的银河系大约有2000-4000亿颗恒星。而在仅仅中心区域几千光年的狭窄范围内,除了一个质量达到太阳400万倍的超大质量黑洞之外,还拥挤着约100亿颗恒星。这些恒星普遍都是老年恒星,有些已经进入到了红巨星的阶段。

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银河系中心的恒星密度,远远超过了其他区域,比北京和一些三四线城市的对比还要夸张得多。如此惊人的拥挤程度,导致银河系中心很可能会非常混乱。长期以来,科学家们都相信,就像是早高峰的地铁里互相踩脚在所难免一样,这里的恒星近距离接触也是常有的事。

科学家常常庆幸,我们的太阳系没有位于那片是非之地,否则今天的地球恐怕根本没有生命。当恒星的相对位置变化时,引力场也会不断变化,对行星等天体造成剧烈的扰动。哥伦比亚大学极寒世界实验室的科学家们进行模拟后指出:在银河系中心的恒星中,绝大部分都在最近10亿年的时间里经历过数十次近距离接触。这样的接触对于它们周围天体的宜居性来说,有着举足轻重的影响。

他们的模拟显示,对于银河系中心的恒星来说,平均每5万年就会与其他恒星近距离接触一次。

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即便是我们的太阳系,也会偶尔和其他恒星靠近。比如在7万年前,一个名叫肖尔茨星的双星系统(WISE 0720-0846)就曾经闯入太阳系。据估计,最近的时候,它距离我们仅52000个天文单位,也就是约0.82光年。这不是它唯一一次闯进来,大概在8万年前,它也曾经来到了距离我们6.6-7万天文单位的位置。

这样的接触虽然不会直接撞上地球,或者导致地球脱离轨道,但是依然有可能带来毁灭性的打击。原本安稳运行的彗星和小天体在奥尔特云内活得很好,结果在恒星的引力扰动下开始乱窜,有一些就会进入内太阳系甚至撞上地球,导致灭绝事件的发生。如果再近一点,恒星来到距离我们20000天文单位的距离,那么就真的有可能通过引力把地球拖走,导致地球变成死亡的世界。

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哥伦比亚大学的Moiya McTier解释说:“恒星间的近距离接触会给行星带来危险的结果,不过其结果却受到多方面因素的制约:两颗恒星质量的比例、二者的移动速度、靠近的角度、当然还包括它们的距离。总的来说,这样的近距离接触可能会直接将行星从宿主恒星周围拖走,或者破坏其轨道稳定性导致它在未来被甩出自己的系统。不管怎样,这两种可能性都会导致行星不再宜居。”

此前就有研究表明,恒星周围的行星并不稳定,它们被甩出自己系统的可能性比我们想象的要高。去年的时候,瑞典的一支科研团队就在天文与天体物理著名期刊《MNRAS》上发表论文称:在疏散星团中,大概有25%的类太阳恒星会因为近距离接触而失去自己的一颗或更多行星。同年,荷兰莱顿天文台的天文学家也指出:相对密集的星团中,有14%的行星会在1000万年内脱离自己宿主恒星的控制。

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由此可见,这样的恒星间近距离接触的确会给行星的稳定性带来巨大的挑战。

这就更让科学家好奇:银河系中心的恒星密度更加惊人,近距离接触事件更加频发。那么,这样的事件到底有多频繁呢?

为了得到这个问题的答案,Moiya带领着自己的团队对那里的数百万颗恒星的轨道进行了模拟。然后,他们通过对每颗恒星的密度分布曲线进行了分析,从而推测这种近距离接触事件的发生次数。这个过程非常复杂,耗时良久,但得到的结果却非常值得。

“我们发现这里80%的恒星,每10亿年就会与另外某颗恒星来到1000个天文单位的距离,其中一半在这段时间内会与其他恒星相遇数十次。更加近距离的接触频率会降低,但100个天文单位之内的接触仍然屡见不鲜。”

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很显然,这样的引力错乱,会给行星带来许多灾难。

不仅如此,这里的行星还会面临其他毁灭性的打击。由于恒星密度高,这里出现超新星爆发的概率也比较高,同样的原因,这里的天体也会在更近的距离上遭受到波及。这里的行星很可能面临大量的伽马射线暴这种来自宇宙的“灭绝能量事件”,导致整个星球的生物被灭绝。

有科学家认为,地球在最近1100万年间出现过的全球变暖、臭氧层消失等事件,都有可能与超新星爆发有关。而银河系中心的行星所面临的伽马射线暴频率更高、距离更近,因此破坏力也更强。

因此,至少从目前来看,银河系的中心不是一个好的居所。我们应该庆幸太阳系没有出现在那个是非之地,否则今天的地球恐怕是一片荒芜。

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从另一方面来讲,不仅仅恒星的周围有一个宜居带,行星必须位于这个范围内才有机会孕育生命。即使是像银河系这样的巨大天体集合,也存在一个宜居带。而我们的太阳系恰好位于银河系的旋臂上,距离银河系中心有2.5万光年,遭遇到的危机也相对少得多。

同时,这也给我们寻找其他宜居行星或者是地外生物提供了借鉴。看起来,我们有必要提出银河系宜居带的概念,将重点放在这个范围内,这样可以提高寻找目标行星的成功率。

当然了,既然我们已经存在,那么太阳系周围自然都位于银河系的宜居带内,这给我们的寻找提供了便利。如果真的有外星人存在,相信也不会离我们太远,除非是位于银河系的另一侧……

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