星系与星系相撞会产生什么结果（星系与星系之间的黑暗区域到底有没有物质存在）

我们知道仙女座星系距离地球大约有250万光年之远，宇宙中的其它许多星系离地球都非常遥远。在哈勃空间望远镜拍摄的许多图片中，我们不难发现星系与星系之间似乎什么都没有，漆黑一片，那么这漆黑一片的区域到底有没有物质呢？本文为您简单了解下。

答案是肯定有的，星系与星系之间可能存在很多种情况，本文将介绍以下几种情况来分析。

图片显示的是哈勃超深空场图像的一部分，可以看出星系与星系之间的一片漆黑。鉴于光的速度是有限的，因此这幅图片显示的是130亿年前的画面。图：NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team

星系际空间是一个星系中的物理空间，对应的星际物质是该恒星与星系之间的物质。该区域定义为每颗恒星附近所包围的等离子体已经不再受到恒星的影响。这一空间区域中大约70%的星际介质主要由单氢原子组成，其余大部分物质则是由氦原子组成。这里富含恒星核合成过程中形成的微量重原子。

在经典的行星状星云形成过程中，当演化的恒星开始脱离外层时，这些原子会被恒星风喷射到星际介质中去。超新星的灾难性爆炸会产生一种膨胀的激波，激波主要由喷出的物质组成，这些物质会进一步丰富（填充）星际介质。在星际介质中物质的密度变化是相当大的：平均每立方米约有10^6个粒子，但冷的分子云每立方米可容纳10^8-10^12个粒子。

年轻恒星ll-orionis（中心）的磁层与猎户座星云流碰撞时形成的弓形激波。图：NASA

这里我们所说的是星系际空间，需要和上文的星际空间区分开来。星系际空间指的就是星系之间的物理空间，这一区域非常接近于真空状态，但也有物质存在，因而并非完全的真空。对星系大尺度分布的研究表明，宇宙中的一部分空间区域有着类似泡沫状的结构，星系团和星系群沿着占据总空间约十分之一的丝状结构排列（这被称为宇宙纤维状结构）。

其余的部分区域都形成了巨大的空洞，这些区域大部分都是没有星系的。通常，这些空洞区域的跨越距离约为（10–40）h的−1 次方百万秒差距（Mpc），其中h是以100 km s^−1 Mpc^−1为单位的哈勃常数。

围绕着星系并延伸到星系之间，有一层稀薄的等离子体,它们拥有着星系丝状结构的组织（这就是宇宙大尺度纤维状结构），这种物质被称为星系际介质（IGM）。IGM的密度是宇宙平均密度的10-100倍，它们主要由被电离化的氢组成，即由等量的电子和质子组成的等离子体。

当气体从空洞中落入星系际介质时，它的温度会被加热到10^5 K到10^7 K之间，这样的温度足以让原子间的碰撞能量使束缚在原子中的电子从氢原子核中逃逸出去；这就是星系际介质被电离的原因。在这些温度下的星系际介质被称为温热的星系际介质（WHIM）。（虽然按照地球的标准，这些等离子体的温度是非常高的，但在天体物理学中，10^5K通常被认为是“温暖的”温度）。

计算机模拟和观测表明，宇宙中有一半以上的原子物质可能存在于这种温热、稀薄的状态。当气体从WHIM的纤维结构落到星系团的宇宙纤维结构的界面时，它的温度会升得更高，甚至被加热10`8K到更高。

大麦哲伦星云（Large Magellanic Cloud）中的恒星形成区，可能是离银河系最近的星系。图：NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration

星系际尘埃即星系与星系之间的宇宙尘埃，也就是说星系与星系之间存在宇宙尘，并非完全真空。早在1949年就有科学家给出了星系际尘埃存在的证据，特别是在20世纪末，对它的研究更是“火爆”。星系际尘埃的分布具有很大的差异。这些宇宙尘埃甚至可能会影响我们对星系之间距离的测量，例如在其他星系中的超新星和类星体。

星系际尘埃可以形成星系际尘埃云，自20世纪60年代以来才被知晓一些星系周围存在着尘埃云。到20世纪80年代，在距离银河系数百万秒差距（MPC）的范围内科学家们发现了至少四个星系际尘埃云，其中一个经典的例子就是奥克罗伊云（Okroy cloud）。

2014年2月，美国国家航空航天局公布了一个大幅度升级的数据库，用于跟踪宇宙中的多环芳烃（PAH）的尘埃结构。据科学家称，宇宙中超过20%的碳可能与多环芳烃有关，多环芳烃可能是生命形成的初始物质。在宇宙大爆炸20亿年后多环芳烃就可能已经形成，并且广泛分布于整个宇宙之中，这可能还与年轻的恒星和系外行星有所关联。

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