http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-06-
科学专题：星云碰撞先于形成“碰撞萌芽”而准备剧烈的“尖端放电”
内容摘要：
本篇文章描述了星云碰撞过程中“尖锋对决”——发生碰撞的形成过程的动力机制，完全源于星云各自所存在的巨量电荷。按照库伦定律，同性电荷相斥，异性电荷相吸，不同星云之间因存在巨量电荷而发生相互作用。文章解释了星云碰撞之先始必定生长出“碰撞萌芽”，并对“碰撞萌芽”的成分进行了分析。指出伽玛射线爆发形似两大星云所生长出的“碰撞萌芽”之间最高级别的短时间“尖端放电”行为。“碰撞萌芽”的完全混合阶段则表现出“类星体”的特征。文章强调，关于星云碰撞过程的综合性论述，从动力源到整个过程结束，是一个相当完整的体系，并且与宏观宇宙观测相符合。我们不能将观测到的星云碰撞合并混合阶段或者合并行将结束的尾期阶段发生的现象和观测到的结果，先入为主地类比星云碰撞初期的情形。
关键词：星云碰撞 伽马射线爆发 类星体
我们研究星云碰撞（包括恒星碰撞）很多年了，包括造成星云碰撞的力量来源。
我们对星云之间存在引力毫不避讳，但我们不认为是万有引力导致星云发生了碰撞，而是各个星云自身存在的超巨量电荷所衍生出的星云碰撞。关于这方面的问题，我们已经在《与恒星发生对撞引发恒星物质近似对称性快速喷射》[1]和《“原始锂问题”（primordial）对大爆炸学说是个致命冲击》[2]这两篇网络文章中有所阐述。
今天我们想再地谈一下星云碰撞的表现形态问题。我们这之前不了解世界上有人研究过星云碰撞的形态问题[3]，比如：埃里克·霍尔姆伯格（Erik Holmberg）使用多盏灯进行过星系运动模拟，但这并不能解决星云之间的碰撞问题；阿拉尔·图姆尔和朱里·图姆尔两兄弟使用真实的计算机模拟合并星系过程，提出过“当两个星系合并时，引力相互作用将产生气体和恒星构成的“潮汐尾”，这是一个较细长的绳状物质从合并过程紧密的旋臂向外延伸。”不过，我们的观点与他们所说有很大的不同。
我们这个观点和美国俄亥俄州立大学天体物理学家保罗·萨特（Paul Sutter）所持[3]也有一些不同，我们不认为星云碰撞和恒星碰撞是高度相似的。保罗·萨特（Paul Sutter）所表达的星系碰撞过程实际上是恒星碰撞的表现。他指出，“当两个星系抵达非常近的位置时，随着卷须状气体和恒星穿过它们之间稀薄介质，星系开始逐渐拥抱，之后它们将发生碰撞 。”因为，恒星外围物质可以理解为气体会依照密度层次进行排列，而且是一些轻核质量的物质，但是，恒星内部绝大多数则不是轻核质量物质构成的，恒星之间各自所携带的电荷量也不是非常大，故而恒星之间的碰撞肯定是稀薄气体优先接触，而后才会是恒星内层物质的逐步接触和碰撞融合。
当然，星云之间的碰撞有很大不同，它们相互作用所发生的适应是在一个非常漫长的时间段下所积累形成的过程。其物质分布和碰撞发生时优先接触部分的长成，也是极长时间跨度情况下形成的。为了更好地理解和研究星云碰撞事件，我们就此有几点商榷意见表达如下。
第一，我们对星云碰撞动力机制非常清晰——就是星云存在的由巨大带电粒子形成的巨量电荷。
我们知道，星云碰撞是需要引力源的推动，这种推动会深刻影响到星云之间的平衡和互动。这方面，在过去，大多认为是万有引力造成的。事实上，我们对万有引力可建立星系之间的平衡可以理解，但假如万有引力真的起作用，那么，在导致非平衡的星云碰撞出现过程中，万有引力应会造成所有物质集中向引力牵引一侧压缩集中的现象，但这个情态并没有在接近碰撞的星云之间发生。这就说明万有引力不具备推动星云碰撞的能力。
我们的科学家还观测到这样一个事实，即在两相对运行的星云之间，并不一定会发生星云碰撞，它们甚至会以较远的间隔距离相互远离，这就像太阳系内的行星相遇一样，互不发生碰撞。这对于万有引力来讲，就是一个很难理解的事情，两大星云越来越近，可为什么又没有发生碰撞呢？是什么原因造成了这种情况呢？其实，这个现象并不难以理解，这正是两星云携带相同极性巨量电荷的表现。因为他们携带相同性质巨量电荷，比如都是相似富余正电荷或者都是相似富余负电荷，按照库伦定律，同性电荷相斥，异性电荷相吸，所以，具有相同性质富余电荷的星云在相互运动中就不会发生碰撞。不仅如此，两星云也会发生与电荷分布相适应的变化（以后再谈）。
第二，两星云碰撞过程中，会先于碰撞之先始在两星云中各自对应生长出“碰撞萌芽”。为什么会这样呢？这同样是由于星云之间存在大量相异的富余巨量电荷形成的。
我们已经知道有尖端放电的物理机制，这在两星云碰撞的过程中也会如此表现。那些电荷相异的粒子，因两星云电荷相异而相吸，就会致使许多相异电荷各自运动到星云行将最先交汇碰撞的区域，并会各自在其星云碰撞端生长出“凸芽”结构，我们不妨称这个“凸芽”结构为“碰撞萌芽”。
在两星云越来越近的情况下，两大“碰撞萌芽”之间就会聚集形成强大的电势差（高电压），它们越来越靠近，就会造成两星云内部的带电粒子得到极致加速，获得前所未有的能量。正因为星云碰撞发生之初，在两星云所形成的“碰撞萌芽”中的粒子能量极高，它们发生接触碰撞时就特别剧烈！伽玛射线爆发就是这样的情况下产生的，从某种意义上看，这就是两大星云所生长出的“碰撞萌芽”之间最高级别的“尖端放电”行为。所以，伽马射线爆发的根源并不难以理解，但是我们在《基本粒子致使热核聚变和恒星演化》[4]这篇文章中没有深入地探讨过。
需要说的是，“碰撞萌芽”不是短时间形成，它们是非常漫长的过程。所以，“碰撞萌芽”区域物质更多的是带电荷的极轻质量粒子，最可能是正电子、负电子、µ粒子等等一些基本粒子的富集区。这些粒子的密集，不会是稀薄地分布，而恰恰会非常厚实，由此集中很强大的电荷量。这些厚密基本粒子群体的“尖峰对决”——发生碰撞，由于较少存在原子核一类物质的参与，物质交换时没有能够缓冲能量，那必然是直接地向外太空辐射强大的伽马射线，形成为伽马射线爆发。
第三，我们关于星云碰撞过程的综合性论述，从动力源到整个过程结束，是一个相当完整的体系，并且与宏观宇宙观测相符合。
我们注意到科学家们观测到的那些合并星云中高速运动恒星的表现，这些高速运动恒星都是远离恒星系统的。之所以出现这种现象，就是由于碰撞星云内各自存在有高速运动的恒星，它们没有能够在碰撞复合星云中发生相互碰撞，这样，它们仍然具有超高速度冲出复合星云，而可能成为流浪恒星。当然，这种情态也是万有引力理论所难以理解的。
在星云碰撞发生后，星云合并就进入了柔和期，并不具备初期接触时段那种猛烈而巨量辐射伽马射线的情形。这个时期，没有剧烈的“尖端放电”行为，碰撞也不会非常剧烈，但碰撞合并会生长出大量的恒星。尤其是，越是体积巨大的星云，相互碰撞之后越能产生出巨量的各式恒星。
第四，需要说明的是，我们观测到的星云碰撞，大多数已经处于合并混合阶段，或者合并行将结束的尾期阶段了。这样的宇宙观测，看不到剧烈的碰撞初期，而又往往容易将这种观测到的结果先入为主地类比星云碰撞初期的情形，这当然对伽马射线爆发和类星体表征感到难以理解了。
我们坚持认为，伽马射线爆发和类星体就是星云碰撞初期的两个不同时期的表现。伽马射线爆发是星云碰撞发生时的接触瞬间，即我们认为的两星云“碰撞萌芽”之间的短时间剧烈“尖端放电”行为。类星体的出现阶段，是伽马射线爆发之后的两星云碰撞初期的剧烈合并阶段。在这个时期，基本上属于两“碰撞萌芽”的充分合并阶段，表现出“类星体”的特征。因为“碰撞萌芽”中具有巨量且被加速到能量极高的粒子，进一步 讲它们的融合还是巨量电荷性质相反的粒子群融合，当然它们的碰撞反应就极其剧烈，甚至可以理解为反物质的融合，而且合并面积较大也会显现出很大的范围。这真是非常有趣的现象。
综上所述，我们认为，宇宙碰撞学才刚刚拉开序幕，更多的精彩和研究结果将会陆续展现。我们可能正处于揭开宇宙星体形成真相的初期，全世界科学家联合起来！
[Anbaoe Lee 2017.06.18]
参考文献
[1] 与恒星发生对撞引发恒星物质近似对称性快速喷射 http://www.sciencehuman.com/party/focus/focus2017/focus201703d.htm
[2] “原始锂问题”（primordial）对大爆炸学说是个致命冲击 http://www.sciencehuman.com/party/focus/focus2017/focus201703c.htm
[3] 悲剧舞蹈：宇宙中两个星系发生碰撞将会发生什么？ http://tech.sina.com.cn/2017-06-05/doc-ifyfuzmy1819722.shtml
[4] 基本粒子致使热核聚变和恒星演化 http://www.sciencehuman.com/party/papers/papers2004/papers2004e.htm
相关报道
悲剧舞蹈：宇宙中两个星系发生碰撞将会发生什么？
arp 148是两个星系碰撞之后的残留结构，它是一个环状星系和长尾星系发生碰撞的结果。
图中是美国宇航局观测两个星系碰撞时的美丽合成图像，该碰撞出现在触须星系之间，距离地球大约6200万光年。
新浪科技讯 北京时间6月5日消息，据国外媒体报道，当两个星系通过引力彼此吸引，它们是无法“看到”，却能感受到。这是一种相互的引力作用，也是不可避免，伴随着宇宙岁月变迁，星系之间逐渐地彼此接近，它们的碰撞是无法抑制。其相互引力作用是数十亿年前微小的不稳定因素产生的，星系在进化历程中，它们除了与吸引星系逐渐接近，就是不断地增大。
美国俄亥俄州立大学天体物理学家保罗·萨特（Paul Sutter）深度分析了星系碰撞过程，他指出，当两个星系抵达非常近的位置时，随着卷须状气体和恒星穿过它们之间稀薄介质，星系开始逐渐拥抱 ，之后它们将发生碰撞 。这样的星系直径10万光年，内部存在数千亿颗恒星，在碰撞合并过程中，大约相当于太阳质量100万亿倍的宇宙物质发生碰撞、混合和燃烧。
萨特说：“星系碰撞烟花之后将残留什么呢？破损、昏暗的垂死星系将不再明亮发光、结构完整，这是一曲悲剧舞蹈，一则故事讲述了数亿年，直到近期我们才开始理解。”
第一次模拟实验
当天文学家意识到一些物质从银河系分离出来，他们观测发现一些星系看上去比正常星系更散乱，但这并不是直接观测到星系有趣的合并过程。毕竟星系合并过程需要数亿年时间完成，因此在短短几十年的观测，没有充分时间实时观察其真实状况。在相当长的一段时间里，天文学家并不知道是否星系处于活跃合并，或者是否部分星系看上去怪异和细长。
模拟实验最终揭晓了神秘的星系紊乱过程，但是令人惊奇的是，天文学家并不是进行数字模拟，他们的模拟实验也没有使用计算机。这项实验是在1941年进行的，当时原计算机科学家埃里克·霍尔姆伯格（Erik Holmberg）希望检测星团合并的短暂过程，但他并不是仅在实验室制造一些恒星，观察数百万年时间里它们的相互引力变化。
霍尔姆伯格非常聪明，他设置了几十盏灯代表一个星系，每盏灯代表着数万亿颗太阳质量的恒星、气体、灰尘，以及其它星系环境物质。之后他以每盏灯的亮度代表星系的引力强度，质量越大的星系，灯的亮度就越大。
霍尔姆伯格测量了每盏灯所接收的光线数量，这与来自星系其它部分的引力作用成一定比例关系，这是因为光线和引力具有相同的平方反比关系。如果它们之间的距离成倍增大，其引力强度和光线亮度将下降至最初的四分之一。之后霍尔姆伯格测量周围灯的“引力牵引”，逐个重新排列每一盏灯。
“潮汐尾”
在这个非常简单的模拟实验中，霍尔姆伯格在宇宙时间变迁中逐步测试，观察了两个星系在引力作用下混合和合并时的相互影响。同时，他观看到一个有趣的现象——当星系之间彼此接近，一个“恒星臂”延伸出来，在每个星系对面出现一个“指针”。虽然这一结果非常有趣，但是他并未更深入地计算分析。
直到上世纪70年代，两位兄弟阿拉尔·图姆尔和朱里·图姆尔再次评估这一问题，使用真实的计算机模拟合并星系过程，他们发现了确凿证据——当两个星系合并时，引力相互作用将产生气体和恒星构成的“潮汐尾”，这是一个较细长的绳状物质从合并过程紧密的旋臂向外延伸。他们模拟的“潮汐尾”结构看上去非常像有趣的触须星系，该实验非常清晰地表明，星系合并、碰撞和融合，伴随着这一过程，它们将逐渐地被撕碎。
星系“碰撞烟花”
萨特指出，当星系彼此接近时，引力作用足以扭曲星系外形，但是通常情况下星系主要部分是真空，与星系庞大体积相比，恒星仅是较小的斑点，当两个星系发生碰撞，你不要认为这是汽车碰撞，实际上它们更接近于两群蜜蜂混合在一起。
但是星系碰撞过程仍可能是一场“美丽的烟花”，星系包含着难以计算的气体和灰尘，它们漂浮在星系周围，以星云的形式存在。星云能够存在很长时间，但如果遭受“撞击”，例如：邻近超新星的冲击波，或者两个星系碰撞时产生复杂的引力作用，星云将自身崩溃，分裂和凝结成新的一批恒星。
当两个星系合并时，恒星形成速度是正常速度的10倍以上，在短暂的天文时间里，会有数十亿颗恒星诞生。天文学家指出，星系合并过程相对短暂，它们会比之前更加明亮。但是美丽的瞬间是需要付出代价的，如果两个星系不发生碰撞，它们将平稳地逐年制造新的恒星，慢慢消耗珍贵的气体储量，但是星系如果发生碰撞，它们的珍贵气体储量将快速消耗，数十亿颗恒星诞生，其中多数都是质量较大的，仅有少量恒星在星系合并之后消亡。
星系碰撞的最终结果会是怎样呢？在壮观的螺旋结构下星系结构被撕裂，简单的平盘结构扭曲形成畸形结构，大量古老和年轻恒星混合在一起，同时少量恒星会燃烧成灰烬，星系碰撞会形成不规则星系，残留一些垂死、寒冷的红矮星。（叶倾城）
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