仙女座大星系將與銀河系正面衝撞

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仙女座大星系（M31）將與銀河系正面衝撞

天文學家很早就知道仙女座大星系正朝向我們移動。現在他們斷定它極有可能與銀河系發生正面衝撞，產生戲劇性的結果。

說到如角斗場般驚險刺激的宇宙運動，兩個星系的碰撞絕對首屈一指。從宇宙起源開始，這種場景已經無數次的上演了。比如我們所在的銀河系，它並不像看上去那樣是一個寧靜、穩定的大風車。長久以來，它已經吞噬了許多鄰近的夥伴。事實上，此時此刻銀河系就正在吞沒一個叫做人馬座矮橢球星系（Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, 簡稱SagDEG）的小星系。

47.5億年以後，當仙女座大星系（M31）與銀河系的致命衝撞臨近時，它在夜空中將會非常巨大。（想像圖）

（圖片：NASA / ESA / Z. Levay / R. van der Marel / T. Hallas / A. Mellinger)

但其實這些小衝突只是即將發生的重大事件前的熱身：銀河系將在約40多億年後與相同質量等級的仙女座大星系（梅西耶天體31號）發生正面衝撞。

天文學家早就知道M31離我們相對較近，只有250萬光年，並且正以400,000千米每小時的速度朝向我們移動。這是因為它與銀河系這兩個巨大的螺旋形星系都是本星系群（Local Group）的成員，本星系群由靠萬有引力結合在一起的三個大傢伙，即上述兩個加上M33（三角座星系）組成，還包括約50個小得多的矮星系，大、小麥哲倫星雲是其中兩個。筆者把三個大星系比作一座中型星系際購物中心裡的「骨幹店鋪」。

那麼，仙女座大星系註定要與銀河系衝撞嗎？沒人能這樣肯定，因為答案取決於雙方在太空中的運動，天文術語叫「自行」（proper motion）。在任何方向上每秒100千米的側向移動就會產生兩星系近距離錯過、擦撞或正面衝撞的不同結果。這樣量級的自行對應的位置改變僅有每年百萬分之27個角秒，遠遠超出了地面望遠鏡的測量能力，即使連續觀測數十年也是枉然。

對哈勃太空望遠鏡上最新一代設備所能夠提供的空前的定位精度來說，這也是困難的，但並非不可能。

近年提交給《天體物理學期刊》的三篇系列論文揭示了天文學家們最終是如何解決這一問題的。第一篇論文中，空間望遠鏡科學研究所（STScI）的Sangmo Tony Sohn帶隊的三人小組花費數年時間，利用哈勃太空望遠鏡測定M31中三個位置的自行量。這些數值的平均值為約200千米每秒。第二篇論文中，同屬STScI的Roelan van der Marel率領的一個小組建立了本星系群總質量的模型，以了解其他可能起作用的引力的影響。

三個小方塊表示天文學家用來確定仙女座大星系自行量的位置。基底的灰色陰影表示星系盤內的恆星密度。

（圖片：S.T. Sohn & others / ApJ）

最後一篇論文中，van der Marel及其四位同事模擬了這些本星系群中的巨人最終相遇的可能結果。「銀河系與M31很可能先相互融合，」他寫道，它們有41%的機會發生正面碰撞（其中心相距不超過8萬光年，銀河系直徑約10萬光年，而M31的直徑達22萬光年）。在此情況下，M33將環繞它們運行。但是，天文學家補充說，有較小概率（9%）是M33先撞上銀河系，或者它被完全拋出本星系群（7%概率）。

這場星系際衝撞的第一回合在近40億年內不會發生，兩個（或三個）星系融合成一個單獨的巨大橢圓星系則需要另外20億年。儘管我們的太陽那時仍存在，還將以紅巨星的狀態存留10億年，但就我們所知，地球上的生命將無法倖免。

一條STScI快報指出，每個星系中的數千億顆恆星將會在這場遭遇戰中被推擠到新的軌道，而不會彼此碰撞——它們之間的空間實在太大了。模擬還表明，我們的太陽系可能最終處於距離星系核心比今天遠得多的地方。

「生年不滿百，常懷千歲憂」，無論哪種結局，都是40多億年以後的事了，而地球從誕生至今也不過約46億年，我們大可不必杞人憂天。現在的M31和M33隻是遙遠夜空中的兩處景觀而已，初冬季節正是觀測它們的好時機，讓我們來欣賞它們的風采吧！你能看出它們正在越來越近嗎？