“水母星系”和“兔耳星系”的宇宙级影响

当星系在星系团中高速穿行时，会与周围的稀薄气体发生相互作用，产生一种名为 冲击压力剥离 的现象。这个过程会剥离星系内部的气体，形成壮观的恒星“尾巴”，其形态取决于星系的运动方向和自转状态。当星系正面朝向运动方向时，会形成对称的 水母星系；而当它侧向运动并自转时，则会形成不对称的 兔耳星系。这一过程不仅揭示了星系演化的复杂性，例如部分被剥离的气体甚至会重新落回星系，还有助于我们理解星系团内弥散星光的来源以及暗物质的分布。

宇宙空间并非真空

尽管星系间的空间看起来空旷，但实际上充满了稀薄的离子气体。当星系穿越这片“气体海洋”时，会像子弹穿过空气一样遇到阻力。

• 在宇宙的空洞区域，气体非常稀疏，对星系的影响微乎其微。
• 在小星系群中，气体密度增加，阻力变大。
• 在包含数千个星系的大型星系团中，气体介质（称为 星系团介质）密度最高，引力也最强，导致星系以极高速度穿行。

这种环境为气体的剧烈剥离创造了完美条件。

冲击压力剥离：星系的“变形记”

当一个富含气体的星系高速冲入稠密的星系团介质时，迎面而来的压力会压缩其内部气体，触发新一轮的恒星形成，同时将大量气体向后剥离出去。

这个过程被称为 冲击压力剥离。被剥离出去的气体形成了长长的尾巴，其中的高密度区域会诞生新的、年轻的蓝色恒星。

最适合发生这种现象的星系具备以下特点：

• 本身是 富含气体的盘状星系（如旋涡星系）。
• 位于 巨大而稠密的星系团 中心区域。
• 以 每秒数千公里 的惊人速度在星系团中移动。

“水母”与“兔耳”：方向决定形态

星系被剥离后的外观主要取决于它相对于运动方向的朝向。

• 水母星系：当星系 正面（face-on） 朝向其运动方向时，气体会被相对均匀地从整个星盘上剥离，形成多条类似水母触手的长尾。

• 兔耳星系：当星系 侧面（edge-on） 朝向其运动方向时，情况变得更加有趣。星系自身的自转会产生显著影响：

  • 一侧旋转“迎向”来流：这一侧的相对速度更快，气体剥离更剧烈，形成的“耳朵”更长。
  • 另一侧旋转“背向”来流：这一侧的相对速度较慢，气体剥离较弱，形成的“耳朵”更短。

因此，通过观察“兔耳”的长短，我们甚至可以直接判断出星系的旋转方向。

意外的发现：气体正在“回家”

研究人员在观察“兔耳星系”时，发现了一个令人惊讶的现象：并非所有被剥离的气体都在远离星系。

在那只较短的“兔耳”根部，有证据表明一部分被剥离的气体正在朝着星系的方向移动，似乎在重新落回星系。

这表明，冲击压力剥离的过程比我们想象的更为复杂。当剥离力不够强大时，被推出的气体无法完全摆脱星系的引力束缚，最终会像喷泉一样回落。这为星系演化提供了一个新的动态视角：物质不仅会流失，也可能在一定条件下被回收。

宇宙级的深远影响

这些看似奇特的星系形态，揭示了宇宙演化的重要线索。

• 星系团内弥散星光的来源：在星系团中，存在着大量不属于任何特定星系的恒星，它们发出的微光被称为“星系团内光”。“水母”和“兔耳”星系尾巴中形成的新恒星，正是这种弥散星光的重要来源之一。

• 暗物质的踪迹：虽然 暗物质 本身不参与冲击压力剥离，但这些被剥离后散布在星系团中的恒星，会受到整个星系团引力的支配。由于星系团的总质量绝大部分由暗物质构成，这些恒星的运动轨迹实际上描绘出了背后暗物质的分布情况。