银河系和仙女座星系可能不会碰撞

“银河系-仙女座合并”将是一场灾难性的宇宙碰碰车事故
An illustration of what would happen if the Milky Way and Andromeda galaxies collide.
银河系和仙女座星系碰撞示意图。图片来源:NASA/ESA。

大约在40亿年后,我们家园银河系可能会与邻近的仙女座星系发生碰撞。我们正以大约每小时250,000英里的速度接近仙女座星系,科学家们一直在争论这场灾难性事件的可能性和时间。现在,一篇于6月2日发表在《自然天文学》杂志上的新研究,对这场将改变宇宙的灾难性事件提出了新的疑虑。

来自芬兰、英国和法国大学的研究团队,利用哈勃空间望远镜和欧洲空间局(ESA)的盖亚空间观测站的最新数据,运行了100,000次模拟。这些变量包括我们星系最大的卫星——大麦哲伦星系(LMC)——的影响,以及一些新的不确定性。

研究团队发现,在未来五亿年内,这两个星系发生碰撞的概率仅为2%。在模拟情景中略多于一半的情况下,仙女座星系和银河系在失去足够的轨道能量以碰撞和合并之前,会经历至少一次近距离接触。然而,这种情况发生在八到十亿年后,而不是像先前估计的那样发生在四到五亿年后。

Three simulations showing Milky Way and Andromeda bypass at 1 million light year separation. At 500,000 light-years, dark matter provides friction that brings galaxies to a close encounter. A 100,000 light-year separation leads to a collision.
三项模拟显示,银河系和仙女座星系在相距一百万光年的距离上擦肩而过。在相距五十万光年时,暗物质提供了摩擦力,导致星系近距离接触。相距十万光年的距离则会导致碰撞。图片来源:NASA/ESA

在那个更早的时间尺度上,太阳将已经耗尽其燃料。然而,在大多数其他情况下,两个星系会在足够远的距离上擦肩而过,并继续演化,而不会发生长达数年的宇宙碰碰车事故。

尽管这项新研究确实对我们星系先前被接受的命运提出了挑战,但研究团队强调,做出精确的预测仍然非常困难。这项新研究并非暗示早期计算有误,而是将更多的变量和来自两个空间望远镜的更新数据纳入了模拟。

“当我们尝试从与先前研究人员相同的假设开始时,我们得到了相同的结果,”芬兰赫尔辛基大学的天体物理学家、该研究的合著者Till Sawala在一份声明中表示。“我们只是能够探索更大的可能性空间,利用了新的数据。虽然一些早期研究关注的是银河系、仙女座星系和三角座星系之间的相互作用,但我们也考虑了大麦哲伦星系(LMC)的影响。”

尽管大麦哲伦星系的质量不到银河系质量的10%,但其引力作用方向垂直于与仙女座星系的轨道。这足以改变银河系的运动,显著降低与仙女座星系发生大规模合并的几率。虽然早期的研究考虑了每个变量最可能的值,但这里的研究团队运行了数千次模拟,以允许许多观测不确定性。

“这些结果对我们星系的命运意义重大,”英国杜伦大学的星系天文学家、该研究的合著者Alis Deason补充道。“过去,我们似乎注定要与仙女座星系合并,形成一个巨大的‘银河系-仙女座’。现在,我们有可能完全避免这种命运。”

[ 相关:银河系内部可能隐藏着一个可怕的命运。 ]

研究团队已经在展望未来,当更多数据集可用时,将进一步研究其他情景,因为关于银河系和仙女座星系未来的这种不确定性可能不会持续太久,我们对这些事件的理解也在不断变化。盖亚有望提供更精确的测量,用于一些星系中最关键的变量。这些变量包括仙女座星系的横向运动——即波浪上所有点沿与波浪前进方向成直角的路径振荡——这很难直接测量。

“宇宙是一个充满活力的动态场所,不断演化,”该研究的合著者、杜伦大学宇宙学家Carlos Frenk表示。“我们看到外部星系经常与其他星系碰撞和合并,有时会产生宇宙烟花的效果,当气体被驱动到合并残骸的中心,喂养一个中心黑洞,发出巨大的辐射,然后不可挽回地落入黑洞。直到现在,我们认为这就是我们银河系的命运。我们现在知道,我们很有可能能够避免这种可怕的命运。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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