当星系碰撞时：超级电脑模拟宇宙中流体运动的二重奏(图)

　　这项发现对NASA提出的LISA (Laser Interferometer Space Antenna)太空任务是项好消息， LISA预计于2015年发射升空，其主要目的是搜索宇宙早期的重力波；这重力波是由爱因斯坦的广义相对论所预测的，但从未被直接侦测到过。

　　宇宙初期有许多气体存在，当它逐渐演化时，气体被转换成恒星。大量的气体存在意味着更多的星系碰撞和超重黑洞合并，宇宙中最强的重力波源就是合并中的超重黑洞。

　　许多星系（包含我们的银河系）的中心均有超重黑洞存在，这些黑洞的重力是如此强大，以致于连光都无法逃脱其束缚。现在的银河系虽是独自在宇宙中移动，但未来有一天它将会与最邻近的仙女座星系（M31）碰撞。因此银河系是研究超重黑洞合并模拟的一个便利的模型。一个国际研究团队模拟了25对星系碰撞找出导致超重黑洞合并的主要因素。

　　超重黑洞合并之前，星系必须先合并。二个缺乏气体的星系可能合并、也有可能不会合并，这取决于它们的结构。模拟结果显示具有大量气体的星系碰撞，一定会伴随着超重黑洞合并的发生。当二个星系开始碰撞，气体会失去能量，将能量注入个别星系的核心。这个过程会增加核心的密度和稳定度。当星系核心合并时，超重黑洞也会合并；如果星系核心瓦解，它们的超重黑洞将不会合并。

　　当星系碰撞时，数十亿颗恒星将以远距彼此擦身而过。虽是如此，它们的重力场仍有交互作用，进而使二个星系产生煞车作用。星系会分开，但又会再度回来相聚，如此反覆约十亿年。在每次交会的过程中，星系会失去一部份速率和能量，二个星系因而逐渐靠近，直到最后合并为止。

　　这项运算模拟产生了一些天文学已观测到的现象，其中最值得注意的是：碰撞过程中由于强大的潮汐作用，会将气体和恒星甩出而形成潮汐尾（tidal tail）；另外在更小的尺度内，碰撞中的星系，其核心活动和恒星诞生会增加。

(TAM)