宇宙充满了星球，行星、恒星和黑洞不可避免的碰撞，会有什么结果

xiaoniao290

我们所知道的宇宙已有近140亿年的历史，引力有足够的时间将物质拉入星团，集群和坍塌衰败的物体中。到目前为止，宇宙充满了行星，恒星，星系，甚至更大的结构，所有这些都是在不断扩大的宇宙的背景下结合在一起的。

但事情的发生并不总是井然有序。太空如此广袤，我们银河系中有数万亿个物体，在数十亿年的时间尺度上移动。其中的一些系统将会有多个物体并存，它们之间的碰撞不仅仅是可能发生，而且也是不可避免的。无论何时发生碰撞或合并，它都会永远改变留给我们的东西。这里要讲述的宇宙里到底发生了什么的样的故事。

当物体与行星碰撞时，它会扬起碎片并导致附近卫星的形成。这就是地球的月亮来自哪里的原因，同样也是火星和冥王星的卫星形成的原因。

行星和行星之间的碰撞。

在太阳系早期，可能超过8颗行星存在。木星和海王星之间可能有第五颗气体巨星，我们的模拟实验成功地表明它被驱逐出去了。但是在太阳系内部，我们相信有一个火星大小的世界曾经与年轻的地球相撞，产生了巨大的碎片云，它们聚合在一起创造了我们今天的月球。巨大的影响假说已经被大量的证据所证实，包括我们从阿波罗任务带回地球的月球样本。

与我们今天看到的两个卫星不同，一个行星盘的碰撞可能导致火星有了三颗卫星，不过今天只有两颗卫星幸存。

除此之外科学家还有相当有力的证据表明，火星的卫星是后来形成的，其中第三颗更大的卫星后来由于巨大的原行星碰撞而坍塌掉落到红色星球上。

从科学家所进行的所有模拟和积累的证据来看，在太阳系创造的早期阶段，类似大小的岩石行星经常相互碰撞。当它们碰撞在一起时，它们会形成一个更大的行星，但是其中一些碎片聚集成碎片云，在附近形成一颗大的卫星，和几颗更小，更远的卫星。冥王星 - 卡戎系统就是一个壮观的例子，它有四颗另外的受到双行星引力影响的在外部摇来摆去的卫星。

棕矮星碰撞。

想要产生一颗恒星，可是当气体云第一次坍塌时，却没有积累足够的质量。没关系，还有第二次机会！褐矮星如同非常巨大的气体巨星，是木星质量的十几倍，它经历了足够强的温度和中心的压力来启动氘融合，而不是氢融合。它们产生自己的光，同时它们保持相对凉爽，它们并不是真正的恒星。它们的质量变动范围约为太阳质量的1％到7.5％，它们是宇宙中失败的恒星。

但是如果是二进制棕矮星或者在不同系统中的两颗棕矮星星偶然发生碰撞，那么所有这些都可以瞬间改变。这些是组成Luhman 16恒星系统的两颗褐矮星，它们最终可能合并在一起形成一颗恒星。

两颗恒星碰撞。

恒星质量各不相同，较低质量的恒星显地更红，更冷，燃烧的更慢，而质量更高的恒星更蓝，更热，并且寿命更短。当我们观察恒星团时，我们可以通过观察剩下的最高质量恒星来了解它们的年龄，因为最大的恒星死得最快。

然而当我们观察一些最古老的恒星星团时，我们发现一群恒星比它们本来应该显现的更蓝更热。它们根本无法与周围的其他恒星相匹配。然而，这些蓝离散星是真实的，它们有一个很棒的解释：恒星碰撞。

球状星团Terzan 5，是和银河系过去有关的独特链接。在球状星团中可以发现令人难以置信的老年恒星，他们是恒星形成时首个“爆发”的遗迹。然而偶尔出现的蓝星告诉我们故事还有更多。

当较老的恒星或甚至恒星残余物合并在一起时，蓝离散星形成，在最后的恒星燃烧殆尽后，同样的过程可以再次为宇宙带来光明，虽然是短暂的。

蓝离散星在球状星团的密集环境中很常见，即使在所有像太阳一样巨大的恒星消失之后很久，蓝离散性仍然可以仅仅通过引力合并来创造新的恒星。

白矮星之间的碰撞。

正常的主序星会燃烧完它的所有燃料，然后结束生命。作为一个遗迹，它的核心变成了一颗白矮星，这也是我们太阳的未来命运。然后在星际空间的深处漂浮着，它将可能与另一颗白矮星相撞。

多信使天文学的终极事件是两颗白矮星的合并，它们足够接近地球，以至于可以同时探测中微子，光和引力波。这些物体已知会产生Ia型超新星。白矮星碰撞导致Ia型超新星，这也是大灾难开始发生最常见的方式。当这样的事件发生时，恒星经历一次失控的聚变反应，发出巨大的光和能量，彻底摧毁诱发巨大事件的白矮星。这是一种碰撞对象自身完全被破坏的碰撞类型。

上图是两个合并的中子星的艺术插图。二元中子星系统也会产生和合并，但距离我们最近的轨道二元中子星将在近1亿年后才会合并。

中子星碰撞。

想比产生白矮星的恒星质量，中子星产生于质量更大的恒星，中子星常常存在于多星系统中。最近科学家在观察到二元系统中两颗中子星的旋进和合并，也被称为kilonova事件。当发生这种情况时，会释放出大量的能量，并且大量的质量被喷射出来。这个2017观测到的关键事件也是首次用引力波和电磁辐射两种方式观测到同一个目标。

如果两颗中子星合并在一起形成一颗星，它们可以：成为更大质量的中子星（如果它们的总量小于2.5个太阳质量）；或者成为一颗旋转的中子星然后坍缩成黑洞（如果总量低于2.75个太阳质量）；或者直接坍缩成黑洞（如果总质量超过2.75个太阳质量）。

上图是两个黑洞合并的艺术插图。在某些星系的中心，可能存在超大质量的二元黑洞，产生的信号远比图中所示的强。

黑洞碰撞。

一个黑洞和一个黑洞合并，你会得到一个更大的黑洞。但有一个问题：最高会有约5％的质量会丢失！我们见过的第一个合并黑洞对是36个太阳质量的黑洞与29个太阳质量黑洞合并。但它创造了的黑洞最终质量仅为62个太阳质量！总共有3个太阳质量的物质丢失了。

位于美国华盛顿州的LIGO Hanford探测引力波天文台

它去了哪里？它以重力辐射的形式发散，这也就是LIGO天文台从超过十亿光年远的地方观测到的引力波。仅仅持续不到一秒钟的短暂时间，两个合并的黑洞可以释放的能量比可观察的宇宙中所有恒星组合的能量都多。

总而言之，宇宙中预计还会发生其他类型碰撞，例如黑洞 - 中子星，中子星 - 白矮星，中子星 - 正常星，甚至是黑洞 - 正常星。像活跃星系或微类星体这样的物体可能是由吞噬恒星或气体云的黑洞引发的。宇宙是一个非常大的地方，但它远非空洞。特别是在星系和恒星/球状星团内，行星，恒星和恒星残骸的密度是巨大的，这些碰撞是不可避免的。无论碰撞结果是怎么样的，我们都要找到答案！

位于美国华盛顿州的LIGO Hanford探测引力波天文台