蝌蚪的潮汐尾主要由年轻恒星和电离气体组成。哈勃的图像显示,尾巴上有许多明亮的“结点”——这些是恒星形成的“热点”,每个结点包含数千颗年龄在1000万年至1亿年的恒星。通过ALMA(阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列)的观测,天文学家发现尾巴中的气体云正在坍缩:分子氢(H?)在引力作用下聚集,形成新的恒星胚胎。换句话说,这条尾巴不是“死的残骸”,而是“活的恒星工厂”。
(2)星流:被剥离的“恒星遗迹”
除了潮汐尾,蝌蚪还有一个更暗淡的星流——由老年恒星组成的“细流”,缠绕在尾巴的内侧。这些恒星来自被碰撞撕裂的小星系(碰撞对象)。当小星系被大星系的潮汐力拉扯时,它的恒星会被“剥离”,形成一条沿着轨道分布的星流。
星流的存在,是“碰撞事件”的“铁证”。天文学家通过模拟星流的轨道,还原了碰撞的过程:大约1亿年前,一个质量约为蝌蚪1/10的小不规则星系(编号为“G1”)以每秒约100公里的速度撞向蝌蚪。碰撞时,G1的恒星被蝌蚪的引力拉扯,形成星流;而G1的气体则被剥离,形成潮汐尾。
3. 结构对比:为什么蝌蚪的尾巴特别长?
与其他碰撞星系(如“天线星系”,NGC 4038/4039)相比,蝌蚪的尾巴更长、更明显。原因有两个:
碰撞角度:蝌蚪与G1的碰撞是“侧面碰撞”(而非正面),这种角度会让潮汐力更有效地拉伸气体,形成更长的尾巴;
气体含量:蝌蚪原本是一个“富气体星系”(气体占总质量的20%),而G1也是一个气体丰富的小星系。碰撞时,两者的气体相互挤压,产生了更强的“激波”,将更多气体剥离并拉伸成尾巴。
三、分类之辩:碰撞如何改变星系的“身份”?
蝌蚪星系的分类,曾经是天文学家的“难题”。
按照传统的哈勃分类法,它属于SBc型棒旋星系——核心有棒状结构,旋臂松散。但碰撞后,它的形态发生了巨大变化:尾巴的长度远超正常旋臂,旋臂也被扭曲成“螺旋状”。这让一些天文学家质疑:“它还是棒旋星系吗?”
答案是“是的”——分类法的核心是核心结构,而非外围的“附属物”。蝌蚪的核心依然保留着棒旋星系的特征:中央棒、松散的旋臂、棒内的恒星形成活动。尾巴只是“碰撞的附加产物”,并没有改变它的“本质身份”。
但碰撞确实改变了它的“演化路径”。正常SBc型星系的旋臂会逐渐“收紧”,最终形成更规则的旋涡结构;而蝌蚪的尾巴会继续存在数亿年,直到潮汐力减弱,尾巴中的恒星和气体要么落入核心,要么弥散到星际空间。换句话说,碰撞让蝌蚪“偏离”了正常的演化轨迹,成为了一个“研究星系演化的活化石”。
四、科学意义:宇宙演化的“微观样本”
蝌蚪星系的价值,远不止于“好看”。它是天文学家研究星系碰撞动力学、恒星形成触发机制和暗物质分布的“天然实验室”。
1. 星系碰撞的“时间胶囊”
碰撞事件发生在1亿年前,这个时间点对天文学家来说“恰到好处”:既不是“刚碰撞”(痕迹不明显),也不是“碰撞很久后”(痕迹消失)。通过观测蝌蚪,我们可以还原星系碰撞的“完整过程”:
初始阶段(碰撞前1亿年):两个星系开始靠近,引力相互作用导致旋臂扭曲;
碰撞阶段(碰撞后1000万年至1亿年):潮汐力拉扯出尾巴和星流,气体被剥离,触发恒星形成;
后期阶段(碰撞后1亿年至今):尾巴中的气体逐渐冷却,形成新的恒星,核心的黑洞被激活。
2. 恒星形成的“触发开关”
正常情况下,星系中的恒星形成是“自发的”——分子云因自身引力坍缩。但在碰撞星系中,恒星形成是“被动的”——潮汐力拉伸气体,产生激波,压缩分子云,从而触发恒星形成。
蝌蚪的尾巴就是一个完美的例子:尾巴中的气体云被潮汐力压缩,密度增加到每立方厘米100个粒子(正常星际介质的100倍),足以触发恒星形成。天文学家通过计算发现,尾巴中的恒星形成率约为每年0.5倍太阳质量——虽然不如银河系(每年1.4倍太阳质量),但比正常不规则星系高2倍。
3. 暗物质的“隐形线索”
星系的碰撞过程,暗物质扮演着“隐形导演”的角色。暗物质虽然不发光,但它的引力决定了星系的运动轨迹。
通过模拟蝌蚪的碰撞过程,天文学家发现:如果没有暗物质的引力束缚,两个星系会“飞离”彼此,而不是合并。更重要的是,暗物质的分布决定了潮汐尾的形状——暗物质的“晕”越庞大,潮汐尾就越长。蝌蚪的长尾巴,说明它的暗物质晕比正常星系更“弥散”。
小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!