我们的银河系将与仙女星系大碰撞,地球能否开始流浪?_风闻
兄弟萌-2019-02-27 13:35
来源:美国国家地理

美国加州的Zwicky Transient Facility巡天望远镜最近发布的这张照片中,可以看到椭圆形的仙女星系(又名梅西耶31)。供图:ZTF/D. GOLDSTEIN AND R. HURT (CALTECH) 我们所处的星系银河系,注定要与其最大的邻居仙女星系碰撞在一起。物理学早就预言了这场大浩劫。天文学家们知道,当两个星系碰撞后的尘埃落定,两个星系都将面目全非:历经10亿年左右的第一次接触,二者将会合并,形成一个更大的椭圆星系。
不过,欧洲宇航局的盖亚(Gaia)太空望远镜对仙女星系中恒星的最新观测结果,即将改变此前关于两个星系碰撞时间、碰撞方式的预测。
天文学家们在《天体物理学报(Astrophysical Journal)》发表文章称,此前人们预测,碰撞将发生距今在39亿年之后,而新的研究将该时间推迟了6亿年。此外,天文学家们还预测称,两个星系不会迎头相撞,而是侧着相撞,有点像是会车时剐蹭到对方的后视镜。
该研究论文的作者、太空望远镜科学研究所的Roeland van der Marel说:“总体上来说并没有什么大不同。不过,两个星系确切的运动路径却有不同。”
这是个好消息吗?听起来碰撞仍然不可避免。
确实不可避免。仙女星系目前远在250万光年之外,正以每小时将近40万千米的速度飞向银河系。
早在1912年,维斯托·斯里弗(Vesto Slipher)第一次把望远镜对准了仙女星系,并测量了它的运动。那时,维斯托·斯里弗并不知道这是一个星系,当时的传统观点认为它是银河系内部的一个星云,而他的计算也表明,这一观点需要修正。自此,天文学家们知道,仙女星系正朝着银河系靠近。
此后,天文学家利用哈勃太空望远镜测量了仙女星系的横向运动,从而判断该星系将与银河系迎头相撞还是擦肩而过。2012年,van der Marel及其团队利用这些观测结果做出预测:两者将在大约39亿年之后迎头相撞。此次,他们修正了这一预测。
加州大学圣克鲁兹分校的Brant Robertson说道:“尽管这项研究对此前的预测只做了相对较小的修正,但也很有意思。”
盖亚望远镜与哈勃望远镜有何不同?
盖亚太空望远镜观测了仙女星系中1084颗最亮恒星,并测量了其运动。之后,van der Marel及其团队将这些观测数据取平均,首次计算出了仙女星系的自转速率,并对该星系的横向运动进行了全新的计算。
美国华盛顿大学的Julianne Dalcanton认为,在如此遥远的距离,进行这类观测极其困难。
借助这些新数据,该团队运用计算机模型,重新推导出了仙女星系的轨道。当他们在计算机模型中把该星系的运动速度加快,该星系运动的路径稍微有些不同,相对于银河系更接近于正切方向,因而最终的碰撞会延迟,而且碰撞方式更像是擦边撞击而非迎面相撞。
现在,预测表明,最初的相撞将在距今45亿年之后发生,而华盛顿大学的Julianne Dalcanton认为这一结果并不意外。
她说:“由于我们谈论的是10亿年的尺度,所以,当在数十亿年之内‘快进’,即便目前的运动发生极小的变化,产生的结果也会大不一样。”
那么,这场星系大碰撞会如何上演?
最初的近距离接触阶段,两个星系相距约42万光年,或者说,两个星系相距得足够远,其星系盘不会相互作用。然而,两个星系中都蕴含着大量的暗物质,当两者从彼此身旁经过时,这些暗物质晕会彼此牵绊。
“这就会产生摩擦力,使两个星系慢下来,丧失能量,并且会一起回退。”van der Marel说道。
换言之,两颗星系都会调头转弯,并真正地碰撞,彼此擦身而过,回旋,然后撞在一起。这一过程会一次次地重演,直到两个星系合并成一个星系。
这对地球又意味着什么呢?
正如最初的预测一样,即便地球上的生命形式能活到45亿年之后,这次星系合并对他们/它们也并没有多大影响。太空非常大,恒星相距甚远,即便星系合并,恒星也很少会彼此碰撞。
van der Marel说:“我们会发现,地球和太阳将处在一个巨大的椭圆星系中,而地球仍将以一个更加随机的轨道围绕太阳公转。”
不过,那时候,我们的天空中绝对会上演绚烂壮观的“灯光秀”。当两个星系彼此靠近时,仙女星系将会在夜空中变得越来越大。当银河系的引力拖住仙女星系时,后者将最终扭曲成一个残缺的螺旋。之后,当两个星系开始绕着彼此回旋并相互合并时,压缩的气体会诱发众多新恒星诞生,爆发出亮光。
“那时的天空看起来一定很美。”van der Marel说道。
问题在于,那时的地球表面上还会不会有活物。那时候,太阳正在逐渐变成红巨星。当太阳演化到这一阶段,它将变亮并向外膨胀,吞没水星、金星,并把地球变成一颗炽热的“火炭”。人类能启动地球流浪计划吗?