银河系与仙女座星系相隔254万光年,它们之间是空无的吗?
在观测条件非常好的地方,如果我们用肉眼望向仙女座星系,我们会看到一团暗淡的光斑。如果借助天文望远镜,可以捕捉到绚丽的仙女座星系。除了那些属于银河系的前景恒星之外,仙女座星系的方向上似乎就没有其他东西了。那么,这两个星系之间的空间真的是一片空虚,什么也不存在吗?
银河系与仙女座星系都是大型星系,前者的直径至少为10万光年,后者的直径则可达22万光年,两者相距254万光年。相对于宇宙中的大部分天体,254万光年(大约2400亿亿公里)可以说是一个很远的距离,其中可以并排放下17万亿个太阳,1800万亿个地球。虽然如此巨大的星系际空间中看似空无一物,但其实是充满了各种物质,只是它们难以探测到而已。
充满物质的星系际空间
宇宙诞生之后,在空间中形成了大量由氢和氦组成的气体云,它们最终聚集起来形成了各种星系。然而,并非所有的气体云都参与星系的形成,还有不少始终弥漫在星系际空间中。
除了气体云之外,银河系和仙女座星系之间还可能存在恒星,甚至黑洞。不过,这些恒星并不是在星系际空间中的气体云形成的,而是来自于银河系和仙女座星系。
星系际空间中的物质密度极低,因为整个宇宙的平均密度仅为水的10万亿亿亿分之一(10^-26千克/立方米),这已经算上密度较高的星系。因此,星系际空间中并没有条件形成恒星。
那么,流浪恒星是如何逃离星系的呢?
星系中的恒星都会受到星系引力的束缚,从而绕着星系中心旋转。为了逃离星系,恒星需要被加速到星系的逃逸速度,这个速度非常快,例如,太阳需要达到550公里/秒的速度才能摆脱银河系的引力束缚。
那么,流浪恒星是如何获得极快的速度呢?
一般而言,流浪恒星大都是来自多恒星系统。在多恒星系统中,恒星之间通过引力作用来维持平衡。如果该系统与其他系统近距离接触,或者该系统中有恒星被黑洞吞噬,或者发生超新星爆发,那么,多恒星系统的引力平衡会被打破,其中有些恒星就会获得极快的速度,成为超高速恒星,从而能够飞出星系。据估计,银河系中大约有1000颗恒星进入星系际空间中。
除此之外,星系之间的碰撞会造成引力混沌,其中有些恒星会被驱逐出星系。在遥远的过去,银河系和仙女座星系分别与其他星系有过碰撞,所以有些恒星会变为流浪恒星。