早在1912年,天文学家就意识到仙女座星系(当时认为是星云)与银河系,两边以秒速约110公里靠近。一世纪后,天文学家用哈勃太空望远镜测量仙女座星系侧向运动,发现微不足道,甚至于最终与银河系迎面相撞几乎是必然,两个星系会在约45亿年后激烈碰撞,最终整合成一庞大星系。
近期天文学家重新结合哈勃太空望远镜十多年观测数据与盖亚任务最新数据,重建银河系与仙女座星系未来演化路径,新观测与计算机模拟结果找到另一种可能性,这场原认几乎无可避免的银河大碰撞,或许会有转折。
两个螺旋星系从分离、接近到碰撞整合的过程。1为两个螺旋星系在太空背景下相距甚远。2为两星系面对面靠近,螺旋臂被彼此重力拉伸,开始出现交错与牵引现象。3为星系正式碰撞整合,形成一个巨大X形状亮白区域,表示恒星和气体剧烈混合,斑驳深褐色尘埃云叠加其上。(Source:ESA)
团队分析哈勃和盖亚数据,考虑22种可能影响银河系与邻近星系潜在碰撞的不同变量,并高达十万次计算机模拟,称为Monte Carlo simulations,延伸至100亿年后。由于变量太多,每个变量都有误差,累积起来不确定性相当大,结果显示银河系和仙女座接下来百亿年内真正碰撞的机率只有约50%,换言之,另一半机率可能是擦身而过。团队指预测星系相互作用的长期未来有很高不确定性,但新发现挑战以往共识,显示银河系的命运悬而未决。
团队也考虑仙女座星系卫星星系之一三角座星系(M33),以及银河系卫星星系大麦哲伦星系(LMC)轨道影响。M33额外质量将银河系稍微拉向它,然而LMC将银河系拉离轨道平面,远离仙女座星系。虽不代表LMC能使两者免于整合,只是降低整合可能性。
这次分析更发现,星系互动不限主星系,卫星星系也扮演关键角色。约一半模拟中,两个主星系会飞越彼此,距离约50万光年或更短(相当于银河系直径五倍)。它们向外移动,但又会返回,并最终整合。轨道逐渐衰减是由最初环绕每个星系的巨大暗物质晕之间称为动态摩擦的过程引起的。但多数状况,星系距离甚至不足以使动态摩擦有效发挥作用,故两个星系可继续跳轨道华尔滋舞很长一段时间。
新结果仍显示40亿至50亿年后,两个星系约有2%机率正面碰撞。考虑到日渐暖化的太阳约十亿年后会让地球不适居,太阳也约50亿年后燃烧殆尽,故与仙女座相撞是地球人最不需要担心的事。论文即将发表在《Nature Astronomy》期刊。
(首图来源:Adam Evans, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons)