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銀河系可能逃脫與仙女座星系的命運碰撞

2024-08-19科學
多年來,天文學家認為銀河系的命運是在幾十億年後與其近鄰仙女座星系相撞。但一項新的模擬發現,即將到來的緊縮有50%的可能性最終會接近失誤,至少在接下來的100億年裏是這樣。

「這是一項了不起的工作,」加州大學聖克魯茲分校的天文學家拉賈·古哈·塔庫爾塔(Raja GuhaThakurta)談到這項新研究時說,該研究於7月31日 作為預印本釋出 在arXiv上,標題為「啟示錄何時?銀河系與仙女座碰撞的不確定性不大。「最重要的是,這兩個星系仍有可能發生碰撞,但它為兩個星系留下了足夠的空間來相互逃脫。

自1912年以來,人們就知道仙女座正在向我們的家鄉銀河系前進,當時天文學家Vesto Slipher註意到它的光是藍移的——透過都卜勒效應向較短的波長擠壓,就像迎面而來的救護車警笛以更高的音調發出嗚嗚聲一樣。當時,仙女座的真正大小和距離尚不清楚;許多人認為星系是銀河系附近的「星雲」。直到軌域天文台時代,天文學家才能夠根據許多恒星的運動來判斷仙女座的整體3D速度。他們計算出,它以每秒110公裏的速度幾乎直奔銀河系。

這種星系合並,可以在宇宙的其他地方看到,是一件非常混亂的事情。盡管大多數恒星都安然無恙地存活下來,但星系的螺旋結構被湮滅,恒星流旋轉到太空中。數十億年後,合並的星系通常會沈澱成一個橢圓星系:一個巨大的無特征恒星團。

2008年的一項研究 表明,在接下來的50億年內,銀河系和仙女座的合並是不可避免的,在這個過程中,太陽和地球會被仙女座重力抓住一段時間,然後最終到達由此產生的橢圓體的遙遠郊區,研究人員稱之為「Milkomeda」。GuhaThakurta說,銀河系今天被視為橫跨天空的一條明亮帶,將被一個「銀河系斑點」所取代,標誌著新星系的密集核心。

但是,鑒於準確判斷星系的運動和品質的困難,以及它們之間彌散星系間介質的密度,這種預測是不確定的,這是摩擦的來源。GuhaThakurta說,在250萬光年外的仙女座中測量單個恒星的速度,類似於從月球的距離測量人類頭發的生長速度。確定銀河系的運動需要對數千顆單獨的恒星進行平均。只有美國國家航空暨太空總署的哈伯太空望遠鏡能夠完成這項任務,盡管歐洲航天局的蓋亞衛星(一種精確的星圖繪制者)可以為銀河系及其附近的衛星星系完成這項任務。

測量品質甚至更難,因為它大部份是以看不見的暗物質的形式出現的。天文學家根據恒星圍繞其重力中心的軌域運動或衛星星系的軌域來估計星系的品質。但目前對銀河系品質的計算具有高達兩倍的不確定性,天文學家甚至不確定它是否或仙女座的品質最大。「這是更難測量的東西之一,坐在某物裏面,試圖確定它有多大,」GuhaThakurta說。

更復雜的是許多較小星系的重力交互作用。雖然仙女座和銀河系是所謂的本星系群中最大的兩個星系,但還有大約100個較小的星系,可能還有更多尚未被發現。

在新的模擬中,赫爾辛基大學的蒂爾·薩瓦拉(Till Sawala)及其同事利用了對本星系群中四個最大星系的運動和品質的最新和最佳估計。然後,他們將這些插入到杜倫大學計算宇宙學研究所開發的模擬中。首先,他們進行了包括銀河系和仙女座在內的模擬,發現它們在略低於一半的情況下合並 - 比其他最近的估計低。當它們包括本星系群的第三大三角星系的影響時,合並的可能性增加到大約三分之二。

但是,隨著大麥哲倫星雲的加入,這是一個銀河系的衛星星系,是本星系群中的第四大星系,這些機會又回到了拋硬幣的境地。如果宇宙大崩潰真的發生,那不會持續大約80億年。「就目前而言,我們銀河系即將消亡的宣布似乎被大大誇大了,」研究人員寫道。

該團隊表示,蓋亞即將釋出的數據將導致對銀河系更好的速度和品質估計。「這不是關於這個問題的最後一句話,」GuhaThakurta說。然而,即使這次兩個星系逃脫了碰撞,最終還是重力才是決定性的。本星系群中的所有星系都透過重力結合在一起,因此在數百億年的時間裏,它們最終都會相互堆積在一起,形成一個巨大的橢圓星系。與此同時,如果宇宙 的加速膨脹 繼續有增無減,所有其他星系都將消失在我們的宇宙事件視界之外,留下米爾科梅達成為可見宇宙的唯一居住者。