我們的銀河系將與仙女星系大碰撞，地球能否開始流浪？

美國加州的Zwicky Transient Facility巡天望遠鏡最近發布的這張照片中，可以看到橢圓形的仙女星系（又名梅西耶31）。

供圖：ZTF/D. GOLDSTEIN AND R. HURT (CALTECH)

撰文：NADIA DRAKE

我們所處的星系銀河系，註定要與其最大的鄰居仙女星系碰撞在一起。物理學早就預言了這場大浩劫。天文學家們知道，當兩個星系碰撞後的塵埃落定，兩個星系都將面目全非：歷經10億年左右的第一次接觸，二者將會合併，形成一個更大的橢圓星系。

不過，歐洲宇航局的蓋亞（Gaia）太空望遠鏡對仙女星系中恆星的最新觀測結果，即將改變此前關於兩個星系碰撞時間、碰撞方式的預測。

天文學家們在《天體物理學報（Astrophysical Journal）》發表文章稱，此前人們預測，碰撞將發生距今在39億年之後，而新的研究將該時間推遲了6億年。此外，天文學家們還預測稱，兩個星系不會迎頭相撞，而是側著相撞，有點像是會車時剮蹭到對方的後視鏡。

該研究論文的作者、太空望遠鏡科學研究所的Roeland van der Marel說：「總體上來說並沒有什麼大不同。不過，兩個星系確切的運動路徑卻有不同。」

這是個好消息嗎？聽起來碰撞仍然不可避免。

確實不可避免。仙女星系目前遠在250萬光年之外，正以每小時將近40萬千米的速度飛向銀河系。

早在1912年，維斯托·斯里弗（Vesto Slipher）第一次把望遠鏡對準了仙女星系，並測量了它的運動。那時，維斯托·斯里弗並不知道這是一個星系，當時的傳統觀點認為它是銀河系內部的一個星雲，而他的計算也表明，這一觀點需要修正。自此，天文學家們知道，仙女星系正朝著銀河系靠近。

此後，天文學家利用哈勃太空望遠鏡測量了仙女星系的橫向運動，從而判斷該星系將與銀河系迎頭相撞還是擦肩而過。2012年，van der Marel及其團隊利用這些觀測結果做出預測：兩者將在大約39億年之後迎頭相撞。此次，他們修正了這一預測。

加州大學聖克魯茲分校的Brant Robertson說道：「儘管這項研究對此前的預測只做了相對較小的修正，但也很有意思。」

蓋亞望遠鏡與哈勃望遠鏡有何不同？

蓋亞太空望遠鏡觀測了仙女星系中1084顆最亮恆星，並測量了其運動。之後，van der Marel及其團隊將這些觀測數據取平均，首次計算出了仙女星系的自轉速率，並對該星系的橫向運動進行了全新的計算。

美國華盛頓大學的Julianne Dalcanton認為，在如此遙遠的距離，進行這類觀測極其困難。

藉助這些新數據，該團隊運用計算機模型，重新推導出了仙女星系的軌道。當他們在計算機模型中把該星系的運動速度加快，該星系運動的路徑稍微有些不同，相對於銀河系更接近於正切方向，因而最終的碰撞會延遲，而且碰撞方式更像是擦邊撞擊而非迎面相撞。

現在，預測表明，最初的相撞將在距今45億年之後發生，而華盛頓大學的Julianne Dalcanton認為這一結果並不意外。

她說：「由於我們談論的是10億年的尺度，所以，當在數十億年之內『快進』，即便目前的運動發生極小的變化，產生的結果也會大不一樣。」

那麼，這場星系大碰撞會如何上演？

最初的近距離接觸階段，兩個星系相距約42萬光年，或者說，兩個星系相距得足夠遠，其星系盤不會相互作用。然而，兩個星系中都蘊含著大量的暗物質，當兩者從彼此身旁經過時，這些暗物質暈會彼此牽絆。

「這就會產生摩擦力，使兩個星系慢下來，喪失能量，並且會一起回退。」van der Marel說道。

換言之，兩顆星系都會調頭轉彎，並真正地碰撞，彼此擦身而過，迴旋，然後撞在一起。這一過程會一次次地重演，直到兩個星系合併成一個星系。

這對地球又意味著什麼呢？

正如最初的預測一樣，即便地球上的生命形式能活到45億年之後，這次星系合併對他們/它們也並沒有多大影響。太空非常大，恆星相距甚遠，即便星系合併，恆星也很少會彼此碰撞。

van der Marel說：「我們會發現，地球和太陽將處在一個巨大的橢圓星系中，而地球仍將以一個更加隨機的軌道圍繞太陽公轉。」

不過，那時候，我們的天空中絕對會上演絢爛壯觀的「燈光秀」。當兩個星系彼此靠近時，仙女星系將會在夜空中變得越來越大。當銀河系的引力拖住仙女星系時，後者將最終扭曲成一個殘缺的螺旋。之後，當兩個星系開始繞著彼此迴旋並相互合併時，壓縮的氣體會誘發眾多新恆星誕生，爆發出亮光。

「那時的天空看起來一定很美。」van der Marel說道。

問題在於，那時的地球表面上還會不會有活物。那時候，太陽正在逐漸變成紅巨星。當太陽演化到這一階段，它將變亮並向外膨脹，吞沒水星、金星，並把地球變成一顆熾熱的「火炭」。人類能啟動地球流浪計劃嗎？

（譯者：mikegao）

來源：國家地理中文網（官V）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！