改变星系形状的,不只是引力有多强,还包括各处受到的引力差了多少。

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图片:NASA 天文每日一图 · Credit & Copyright: Robert Eder · 原始页面

NGC 772 又叫 Arp 78,位于白羊座方向,距离约 1 亿光年,横跨约 20 万光年。它有一条特别突出的外侧旋臂,沿着尘埃带分布着年轻的蓝色星团。

NASA 将这条旋臂的形状归因于星系尺度的引力潮汐,并指出:与较小的伴星系 NGC 770 的互动,很可能是原因。这里的“很可能”很重要;一张照片并不是完整的轨道记录。

引力的差值

靠近伴星的一侧,受到的吸引比远侧强。整个星系会一起加速,但各部分的加速度并不完全相同。减掉整体运动后,留下的差别会拉伸物质,这就是潮汐效应。

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示意图:来历;非按比例绘制。潮汐是引力在空间中的差异,不是另一种独立的力。

在天体尺寸远小于双方距离的近似下,潮汐效应随距离约按三次方反比减弱,比普通引力下降得更快。真正的星系互动还牵涉轨道、气体和暗物质分布,不能只凭一条旋臂推断它们相遇过几次。

NGC 770 自己也留下了复杂的历史。Geha 等人在 2005 年的研究中发现,它的中心区域与主体反向转动,并认为吞并一颗更小的富气体星系,是一种较有可能的解释。

光学照片之外的气体

引力互动还会剥离弥散的中性氢。它在可见光照片里不显眼,却能通过 21 厘米射电谱线被测量。

2022 年,Xu 等人利用中国 FAST 望远镜,在另一个星系群——史蒂芬五重星系——周围发现尺度约 0.6 百万秒差距的中性氢结构,约合 200 万光年。研究者认为,其中的弥散部分可能记录了十亿多年前的互动,同时也提出一个问题:如此稀薄的气体,为什么还能长期保持中性?

这不是对 NGC 772 的同一次观测,而是同一种研究思路的延伸。光学图像显示发光的恒星与星团,射电观测补上更广、更淡的气体。要读懂一场漫长的拉扯,有时需要换一种光。


资料

原始页面;Geha 等:NGC 770 的反向旋转核心;Xu 等:史蒂芬五重星系周围的中性氢结构。