仙女座星系-銀河系的碰撞

仙女座星系-銀河系的碰撞

仙女座星系-銀河系碰撞是預計三十億年後,在本星系群中兩個最大的成員星系──銀河系和仙女座星系之間發生的星系碰撞。

仙女座星系-銀河系的碰撞

要指出的是,截止到2013年,還無法確定這場碰撞是否一定發生。仙女座星系相對于銀河系的徑向速度可以通過對星系中恆星光譜的多普勒效應的觀測來測量,但其橫向速度 (即自行運動的速度)無法直接測量。這樣,雖然我們已知仙女座星系正以每秒120千米的速度向銀河系接近,但依然無法得知屆時它會和銀河系碰撞,還是錯過。目前對仙女座星系橫向速度的最佳估計是小于每秒100千米,這暗示著星系的暗物質暈將會發生碰撞,而星系盤則可能不會。歐洲空間局計畫在2011年將發射一艘新的航天器蓋亞,嘗試通過測量仙女座星系中恆星的位置來精確測定仙女座星系的橫向速度。

空間望遠鏡研究所的弗蘭克·薩默斯(Frank Summers)根據凱斯西儲大學的克裏斯·米霍斯(Chris Mihos)教授和哈佛大學的拉爾斯·赫恩奎斯特(Lars Hernquist)教授的研究製作了描述這一預期事件的電腦圖像。

這種星系碰撞在宇宙是相當普遍的。例如一般認為仙女座星系在過去就曾經和其他星系至少發生過一次碰撞。理論上我們的太陽系在這場碰撞過程中也有一定的可能從合並形成的新星系中釋放出來,而在星系碰撞的初期甚至有可能成為仙女座星系的一部分。由于恆星間的距離非常遙遠,這種事件對太陽系本身不會有什麽負面影響(特別是在五六十億年後太陽將進入紅巨星階段後),對太陽及其行星本身的任何形式的擾動更是非常微小的。

對星系碰撞研究的影響

在星系碰撞的有關模擬研究中仙女座星系-銀河系碰撞常常被用來當作此類現象的範例。事實上,在這種星系碰撞中星系中所包含的恆星等天體並不會真的發生物理上的碰撞接觸,因為星系本身是非常彌散的--作為距離太陽最近的恆星,比鄰星與地球間的距離也有太陽直徑的三千萬倍之遙。(如果太陽按比例縮小為一枚25美分硬幣大小,那麽比鄰星則在700千米之外。)如果這個理論正確,那麽在大約三十億年後仙女座星系內的恆星與氣體將能夠在地球上用肉眼看到。如果仙女座星系與銀河系發生了碰撞,兩個星系將在大約七十億年後最終合並為一個更大的橢圓星系。對于這一合並後星系的命名有多種提議,其中最廣為接受的是"Milkomeda",亦即"銀河系"(Milky Way)和"仙女座星系"(Andromeda)的英文合稱。

碰撞過程

1:現在銀河系夜空效果圖

仙女座星系-銀河系的碰撞 仙女座-銀河系碰撞全稱示意仙女座-銀河系碰撞全稱示意

2:37.5億年後銀河系與仙女座星系相遇的夜空效果圖

仙女座星系-銀河系的碰撞

3:38.5-39億年後銀河系與仙女座星系相遇的夜空效果圖

仙女座星系-銀河系的碰撞

4:40億年後銀河系與仙女座星系開始碰撞的夜空效果圖

仙女座星系-銀河系的碰撞

5:51億年後的銀河系與仙女座星系融合的夜空效果圖

仙女座星系-銀河系的碰撞

6:70億年後的夜空效果圖

仙女座星系-銀河系的碰撞

7:太陽效果圖,左邊為太陽在現在的銀河系運行圖,右邊為100億年後太陽在與仙女座星系融合後的銀河系中的運行軌跡圖

仙女座星系-銀河系的碰撞

8:銀河系與仙女座星系相遇、碰撞、融合全程夜空效果圖

仙女座星系-銀河系的碰撞

據英國《衛報》報道,由美國和德國科學家組成的研究小組稱,銀河系的質量比先前預計的要大50%,旋轉速度也要更快,這意味著銀河系對其他星系的引力也更大,因而銀河系與包括仙女星系在內的其他星系相撞時間可能比科學家所預計的更早。

未來碰撞

研究人員表示,銀河系一旦與其它星系相遇,碰撞時所產生的超大沖擊波將會壓縮星系內部的星際氣體雲團。但幸運的是,這一巨大的災難隻會發生于遙遠的未來。德國馬普研究院天文學家卡爾-門特恩解釋說,碰撞將可能發生于數十億年之後,雖然兩者碰撞的時間比科學家所預測的要早得多,但對于人類來說這一時間仍然是屬于遙不可及的未來,不會引起人類的恐慌。

卡爾和他所領導的國際研究團隊利用"甚長基線電波幹涉陣列"射電望遠鏡對銀河系進行了精確的測量。銀河系在旋轉的過程中,某些放射無線電波的部分會向地球方向移動。正是基于此現象,科學家們才可以計算出銀河系旋轉的速度。

科學家們記錄了來自銀河系4個旋臂所發射出來的無線電波,並根據這些無線電波進行測量。經過測量發現,太陽系會隨著銀河系以大約100萬公裏/小時的速度旋轉,比預期中的要快近17萬公裏/小時。卡爾認為,"測量結果要求我們必須要重新認識和理解銀河系的結構和運行規律。"太陽系距離銀河系中心大約為2.8萬光年。仙女座星系大約是太陽質量的2700億倍,距離我們太陽系有200多萬光年。銀河系的這種高速旋轉意味著它的質量應該與仙女座星系相當,比以前的預測要重三分之一左右。卡爾研究團隊成員、美國哈佛大學史密森天文物理學中心科學家馬克-裏德認為,"從此,我們不再認為銀河系隻是仙女座星系的小妹妹。"

天文學家們認為,這次碰撞將會在未來的70億年之內出現。太陽耗盡最後一絲能量之日,差不多也就是兩個星系的碰撞之時。在發生碰撞時,恆星和行星應該不會發生碰撞。相反,星系碰撞後會相互融合,形成一個新的更大的星系。英國劍橋大學天文研究所格裏-吉莫爾介紹說,"兩者會戲劇性攪活、粘合在一起,最後所有恆星都將死亡,新星系變成一個巨大的死亡星系。目前尚不清楚兩者是否會正面相撞。"如果是側向碰撞的話,還將可能會引起進一步的碰撞。整個碰撞過程可能會持續數百萬年時間。根據吉莫爾的說法,這項研究不僅僅提前了銀河系死亡的時間,而且還對暗物質研究提供了新的依據。研究發現,銀河系中心的暗物質比天文學家們早期的預測要冷得多、密得多。

研究人員們還表示,一旦確定了銀河系旋轉速度,那麽最終控製這一速度的復雜公式便可確定銀河系中所有暗物質的質量。暗物質是我們肉眼所看不到的,但卻是迄今為止宇宙中數量最多的物質。所以,這意味著銀河系的質量是天文學家以前估計的1.5倍。美國加州大學洛杉磯分校天體物理學家馬克-莫裏斯說,最新發現意義重大,但並不是有關銀河系大小的最終結論。莫裏斯沒有參加雷德的這項研究。體積更大還意味著銀河系和仙女座之間的引力更加強烈。據雷德介紹,天文學家長期預測的銀河系和仙女座星系之間的碰撞可能發生得更早,同時側面碰撞的可能性更小,然而不用擔心,畢竟銀河系與仙女座相撞至少是幾十億之後的事了。

人類生存

如果銀河系果真和其它星系發生碰撞,那時候人類可能會仍然存在,他們將看到一個未來完全不同的天空景象。狹長的銀河系將會消失,取而代之的是一個由數十億顆星球組成的巨大隆起。天文學家們日前繪製了一幅更為詳細的銀河系三維立體圖,發現它的寬度比天文學家以前認為的多15%。更為重要的是,銀河系的密度更大,質量比天文學家以前認為的多50%。2012年1月5日天文學家在加州長灘市舉行的美國天文學會大會上公布了這一最新發現.

哈勃望遠鏡拍到的二大星系大合並場景哈勃望遠鏡拍到的二大星系大合並場景

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