天文2-8 天体中的碰撞与能量
在宇宙上，物质和能量是可以转化的，同时天体在绕转中也避免不了相互碰撞的场景。本期内容就围绕天体中的碰撞与能量展开介绍。
2.8.1 物质与能量
你是否真正了解过宇宙的能量？宇宙的能量可不仅仅是热量，当然热能是宇宙能量的一部分，然而更多的还有引力波的能量、动能、磁场能等。那么物质就一定是客观存在的物体吗？不是，物质可以是实体和场，电场、磁场、引力场，它们也是物质。
一些物质是可以转化为能量的，只不过条件，核聚变中亏损的质量完全转变为能量，公式为E＝mc^2，但能量转变率很低，通常不到1%。但宇宙形成初期，正物质和反物质湮灭时，能量的转化率是100%的，湮灭后不存在物质。其次，恒星超新星爆炸时，部分质量转变为冲击波能量、热量等，能量转化率达到几十个百分点。只有不稳定对超新星爆炸可以达到几乎100%的能量转化。
宇宙诞生初期，能量也是可以转化为物质的。宇宙大爆炸开始，宇宙全是能量，由于温度达到普朗克温度，物质无法聚集。只有当随着宇宙膨胀，温度逐渐降低，宇宙中出现了除了万有引力以外的其他作用力，在此同时光子之间相互碰撞，物质逐渐得以形成。物质的出现，标志着温度的降低，同时使得宇宙变的协调有序。但在现实的宇宙中，我们基本上不会遇到能量转化为物质，因为能量转化为物质是熵减过程，而且从高能到低能，几乎不能自发进行。
2.8.2 宇宙中特殊的能量
伽马射线是一种极高频率的电磁波，恒星超新星爆炸以及黑洞会在两极释放伽马射线暴。由于频率过高，这种射线暴携带巨大的能量，它能够将一颗类地行星变得寸草不生，如果扫过地球，也会严重破坏地球的大气层、臭氧层，对地球生命造成致命打击。
恒星超新星爆炸会产生冲击波，这也是能量的一个表现，它会改变周围天体运动轨迹，其爆炸直接带来的热量也会融化很多天体。
除此之外，恒星超新星爆炸产生的星云温度极高，向外扩散时候也会迅速气化周围的行星，这些星云通常是恒星的残骸，在扩散中或扩散结束后会由于引力作用，部分星云重新聚集在一起，形成“下一代”恒星，由于物质有损失，通常“子代恒星”为黄矮星和红矮星。从而也可以推测早期宇宙多为蓝色光谱恒星。
宇宙中可能含有不可观测到的暗能量，这种能量或许是导致宇宙膨胀的一个大因素。暗物质促进天体之间靠近，而它与暗物质功能相反，具有“排斥作用”，使物质之间彼此远离，从而导致难以形成较大天体，进而更难聚集天体、星系。
2.8.3 行星碰撞
（一）宇宙空间行星碰撞
在宇宙中，尤其是恒星系内，行星碰撞也是家常便饭，尤其是长周期彗星光临某些行星区域时，容易被它们吸引从而相撞。两颗行星相撞时，通常融合后的行星质量不到融合前二者之和，因为有一部分碎片逃逸了，还有一部分甚至因为高温转化为能量。
两颗行星相向正撞时损失物质最多，也会撞出大量碎片环绕周围或直接飞走，可能会产生二次、三次等撞击，同时融合的行星表面温度也会非常高，而且面目全非。但如果通过潮汐撕裂而融合，则几乎不会有什么物质损失，因为过程缓慢，也不会有正撞时那么高的温度。
气态行星就没有那么好运了，由于分子之间疏松且更加活跃，撞击过程中，会逃逸更多物质，通常直接撞击后得到的天体比原先任何一个都小，而大部分都损失了。甚至高速撞击下，得到的产物也会因为高温而继续瓦解，可能最后连天体都不会剩下，全部散成碎片。
（二）月球形成假说
科学家们推测，月球的形成可能由于45亿年前一个像火星一样大的行星侧方向撞击地球导致的，原因是地球这么大的行星不太可能通过引力捕获得到如此大的卫星。而且这一个撞击，还改变了地球自转轴的倾角，从而产生了四季。
在撞击过程后，地球的表面温度会达到接近6000度，撞出的碎片在地球外围环绕，随着引力而融合成球，逐渐形成月球。而地球在漫长的岁月中逐渐冷却，进而有了坚实的地面，为之后陆地板块、大气与海洋形成奠定了基础。
2.8.4 恒星与星系碰撞
在恒星的尺度上，碰撞的机会就会非常小，主要因为它们相距太过遥远。但如果相撞，也会擦出剧烈的火花，有可能会因为质量与年龄不匹配而提前结束自己的生命，超新星爆炸；而如果是缓慢撕裂融合且产物不过大，则会形成比原来相比更大的恒星。例如大熊座的两颗恒星，由于距离过近，在未来它们可能融合。大质量恒星的碰撞，可能会直接引发不稳定对超新星爆炸，从而不留残骸的结束生命。
两颗白矮星如果相撞（虽然在现实宇宙中几乎不可能存在这种现象），质量大概率可能超过钱德拉塞卡极限（1.44倍太阳质量），会发现Ia型超新星爆炸，中子星相撞时若超过奥本海默极限（3.2倍太阳质量）会坍缩成黑洞，否则也一样因为不稳定逐渐失去原有形态。
对于星系而言，碰撞则没有什么实质与内涵。星系里面的恒星会相互交错，但由于恒星距离仍然遥远，并不一定相撞，所以星系碰撞可能只是星系本身融合，内部的恒星可能还是正常运转，而影响较大的可能会被甩出星系范围或者轨道离心率加大。
天文第二册的内容到这里就结束了，今年夏天会继续更新后续内容。
