人类文明科学技术的进步，天文学及其它科学领域的研究发展，现在我们知道，宇宙已经存在了将近138.2亿年：有足够的时间让引力将物质拉入星团和坍缩的天体中。到目前为止，宇宙中充满了行星、恒星、星系，甚至更大的结构，它们都是在宇宙膨胀的背景下结合在一起。
两颗中子星相撞，这是宇宙中许多最重（周期表）元素的主要来源，在这样的碰撞中，大约有3-5%的质量被释放出，剩下的就变成了一个黑洞。图片：DANA BERRY, SKYWORKS DIGITAL, INC.
博科园-科学科普：但事情并不是那么简单，在我们的银河系中，虽然空间很大，但实际上有上万亿个天体在数十亿年的时间尺度上运动。有些系统中会有多个天体，其之间的碰撞不仅是可能的，而且是不可避免的。无论何时发生碰撞或合并，都会改变幸存下来的东西，下面就跟大家说说宇宙这些发生的故事。
当一个天体与一颗行星相撞时，它会产生碎片并导致附近卫星的形成。这就是地球卫星月亮的起源，也是火星和冥王星卫星同样出现的方式。图片：ASA/JPL-CALTECH
Top6、行星和行星的碰撞
在太阳系早期，可能有超过八颗行星，木星和海王星之间可能有第五颗气态巨星，最佳模拟结果表明它被弹出。但在太阳系内部，相信有一颗火星大小天体界与年轻的地球相撞，产生了巨大的碎片云，这些碎片聚集在一起形成了现在的月球，巨大的撞击假说已经被一系列证据证实，包括从阿波罗登月任务中带回的月球样本。
与今天看到的两个卫星不同，一个行星盘的碰撞可能导致形成了火星三颗卫星，在那里只有两个卫星存活了下来。图片：LABEX UNIVEARTHS / UNIVERSIT PARIS DIDEROT
除此之外，也有一些相当好的证据表明火星卫星是被碰撞创造出来的，还有第三颗，更大，但后来又落回到火星上，那是一次大型的原行星碰撞。从科学家所做的所有模拟和积累证据来看，类似大小的岩石行星在太阳系形成早期阶段经常发生碰撞。当它们相撞时，就会形成一颗更大的行星，但由碎片组成的云团会聚集在一起，形成一颗附近的大型卫星，以及几颗更小、更远的卫星。冥王星-卡戎星系就是一个引人注目的例子。
由于引力波的作用，像两颗“分离”棕矮星那样的“旋进”和“合并”场景需要很长时间。但是碰撞是很有可能发生的。就像红星碰撞产生蓝矮星一样，棕矮星碰撞产生红矮星。在足够长的时间尺度内，这些“光点”可能成为照亮宇宙的唯一光源。图片：MELVYN B. DAVIES, NATURE 462, 991-992 (2009)
Top5、棕矮星与棕矮星碰撞
想要成为一颗恒星，但是当第一次产生的气体云坍塌时，没有积累足够的质量从而形成行星？那么还有第二次机会！棕矮星就像质量非常大的气体巨星，质量是木星的十几倍，温度(约100万K)和中心的压力足以点燃氘聚变，但无法点燃氢聚变。棕矮星也产生了自己的光，保持相对的低温，而且也不是真正的恒星。质量是太阳质量的1%到7.5%不等，是宇宙中失败的恒星。但是如果在两个在双星系统中，或者两个在完全不同的系统中偶然碰撞，所有的一切都会在一瞬间改变。
这是构成Luhman 16的两个棕矮星，它们最终可能合并成一颗恒星。图片：NASA/JPL/GEMINI OBSERVATORY/AURA/NSF
原因是这些失败恒星的组成几乎没有随时间变化，仍然由70-75%的氢组成，当它们融合在一起时，仍然拥有所有未燃烧的燃料。如果合并后的总质量现在超过0.075太阳质量临界值，将会创造出一颗新恒星！在一个天体中有这么多的质量，温度会上升到超过400万K的临界温度来点燃氢聚变。将会创造出一颗红矮星：一个真正的m级恒星，而不是两个棕矮星。附近的双星系统Luhman 16，离我们只有6.5光年远，它非常接近于拥有最终成为红矮星所需的精确参数。
这是一种球状星团Terzan 5，与银河系的过去有着独特联系。令人难以置信的古老恒星可以在球状星团中找到，这些球状星团是在银河系附近出现的首批恒星形成“爆炸”遗迹。然而，偶尔在里面看到的蓝色恒星告诉我们，这个故事还有更多东西。图片：NASA/ESA/HUBBLE/F. FERRARO
Top4、两颗恒星碰撞
恒星质量千差万别，质量较低的恒星显得更红、温度更低，燃料的燃烧速度也较慢，而质量较高的恒星则更蓝、更热，寿命较短。当观察星团时可以通过观察剩下质量最高的恒星来了解它们的年龄，因为质量最大的恒星死亡速度最快。然而当观察一些最古老的星团时，会发现这些星团的颜色比我们应该看到的更蓝、更热，它们根本无法与周围的其他恒星相匹配。然而这些蓝色离散的恒星是真实存在的，它们有一个奇妙的解释：恒星碰撞。
在插图中圈出的蓝色离散恒星，是在较老的恒星或甚至恒星残骸合并在一起时形成。在颗恒星燃尽之后，同样的过程也会给宇宙带来光明，尽管是短暂的。图片：NASA, ESA, W. CLARKSON (INDIANA UNIVERSITY AND UCLA), AND K. SAHU (STSCL)
任意两颗(或更多)恒星合并，会形成一颗更大的恒星。即使剩下的都是更红的恒星，比如0.7倍太阳质量和0.8倍太阳质量的恒星，如果它们合并在一起，就能产生更蓝(1.5倍太阳质量)的恒星，即使它们所在的星团太老了，已经没有剩下1.5倍太阳质量的恒星了。蓝离散星在密集的球状星团环境中很常见，这表明即使在所有像太阳这么大的恒星燃料被烧完之后很久，宇宙仍然会通过引力合并来创造新的恒星。
对多信使天文学来说，最终事件是两颗白矮星的合并，这两个白矮星离地球足够近，可以同时探测到中微子、光和引力波。已知这些物体会产生Ia型超新星。图片：NASA, ESA, AND A. FEILD (STSCI)
Top3、白矮星与白矮星碰撞
正常的主序恒星在它生命中，燃烧了它将会燃烧的所有燃料，核心变成了一颗白矮星（也未来太阳的命运）。然后在星际空间的深处漂浮着，有机会与另一颗白矮星相撞。白矮星与白矮星的碰撞会导致Ia型超新星产生，这可能是这些大灾难产生的最常见方式。当这样的事件发生时，恒星会经历一场失控的聚变反应，释放出大量的光和能量，并彻底摧毁导致该事件的白矮星。
两颗合并中子星的插图，图片：NSF / LIGO / SONOMA STATE UNIVERSITY / A. SIMONNET
Top2、中子星与中子星碰撞
中子星比那些产生白矮星更大的恒星产生，中子星通常存在于多恒星系统中。再一次察到两颗中子星在一个双星系统中合并：一个kilonova事件。当这种情况发生时，大量的能量被释放出来，大量的物质被喷射出来。2017年发生的重大事件标志着在引力波和电磁辐射中首次观测到同一天体。
恒星残骸质量可以用许多不同的方法来测量。这张图显示了通过电磁观测（紫色）检测到黑洞的质量；由引力波观测测量的黑洞(蓝色)；用电磁观测测量的中子星(黄色)；在GW170817事件中合并的中子星质量在引力波(橙色)中被探测到。合并的结果是一颗中子星，短暂地，又迅速变成了一个黑洞。图片：LIGO-VIRGO/FRANK ELAVSKY/NORTHWESTERN
如果两颗中子星合并，将会有三种结果：
1、变成一个质量更大的中子星(总质量小于2.5倍太阳质量)
2、变成一颗自旋的中子星，然后坍缩成黑洞(总质量低于2.75倍太阳质量)
3、或直接坍缩成黑洞(总质量超过2.75倍太阳质量)
在未来的几年和几十年里，科学家希望观察到许多这样的事件，以进一步完善这些结论的准确性。
图示为两个黑洞合并的例子，与LIGO第一次看到的质量相当。在一些星系的中心，超大质量的双星黑洞可能存在，产生信号远比这幅图所显示的要强大得多。图片：SXS, THE SIMULATING EXTREME SPACETIMES (SXS) PROJECT (HTTP://WWW.BLACK-HOLES.ORG)
Top1、黑洞与黑洞碰撞
黑洞和黑洞合并会得到一个更大的黑洞，但有一个问题：大约会损失5%的质量！人类第一次看到的是一个36倍太阳质量黑洞与29倍太阳质量黑洞的碰撞合并，它们创造了一个更大的黑洞，但其最终质量只有62倍太阳质量！总共损失三个太阳的质量。
损失的质量去了哪里？它是以引力辐射的形式发射出来：LIGO探测到的引力波在十亿光年之外的地球。在持续不到一秒钟的短暂时间内，两个合并的黑洞向可观测宇宙释放出的能量比其内部所有恒星加起来还要多。
现在美国华盛顿州的LIGO Hanford天文台与洛杉矶利文斯顿市的LIGO Hanford天文台和意大利的VIRGO天文台合作共同观测。图片：CALTECH/MIT/LIGO LABORATORY
预计还会发生其他碰撞，如黑洞和中子星、中子星和白矮星、中子星和普通恒星，甚至是黑洞和恒星。活跃星系或微型类星体等物体可能是由吞噬恒星或气体云的黑洞触发。然而还没有观察到这些碰撞发生时的任何情况，尽管已经发现了一个“Thorne-Zytkow”候选天体：一颗位于红巨星核心的中子星。
宇宙是一个非常大的地方，但它远不是空的。特别是在星系和球状星团中，行星、恒星和恒星残骸是非常多的，而像这样的碰撞是不可避免的会时有发生。结果如何？想要知道答案，都需要我们去努力去探寻这些宇宙事件的奥秘！你觉得答案会自己跑来告诉你吗？
博科园-科学科普｜文：Ethan Siegel/Forbes Science/S.W.A.B
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