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银河系可能逃脱与仙女座星系的命运碰撞

2024-08-19科学
多年来,天文学家认为银河系的命运是在几十亿年后与其近邻仙女座星系相撞。但一项新的模拟发现,即将到来的紧缩有50%的可能性最终会接近失误,至少在接下来的100亿年里是这样。

「这是一项了不起的工作,」加州大学圣克鲁兹分校的天文学家拉贾·古哈·塔库尔塔(Raja GuhaThakurta)谈到这项新研究时说,该研究于7月31日 作为预印本发布 在arXiv上,标题为「启示录何时?银河系与仙女座碰撞的不确定性不大。「最重要的是,这两个星系仍有可能发生碰撞,但它为两个星系留下了足够的空间来相互逃脱。

自1912年以来,人们就知道仙女座正在向我们的家乡银河系前进,当时天文学家Vesto Slipher注意到它的光是蓝移的——通过多普勒效应向较短的波长挤压,就像迎面而来的救护车警笛以更高的音调发出呜呜声一样。当时,仙女座的真正大小和距离尚不清楚;许多人认为星系是银河系附近的「星云」。直到轨道天文台时代,天文学家才能够根据许多恒星的运动来判断仙女座的整体3D速度。他们计算出,它以每秒110公里的速度几乎直奔银河系。

这种星系合并,可以在宇宙的其他地方看到,是一件非常混乱的事情。尽管大多数恒星都安然无恙地存活下来,但星系的螺旋结构被湮灭,恒星流旋转到太空中。数十亿年后,合并的星系通常会沉淀成一个椭圆星系:一个巨大的无特征恒星团。

2008年的一项研究 表明,在接下来的50亿年内,银河系和仙女座的合并是不可避免的,在这个过程中,太阳和地球会被仙女座引力抓住一段时间,然后最终到达由此产生的椭圆体的遥远郊区,研究人员称之为「Milkomeda」。GuhaThakurta说,银河系今天被视为横跨天空的一条明亮带,将被一个「银河系斑点」所取代,标志着新星系的密集核心。

但是,鉴于准确判断星系的运动和质量的困难,以及它们之间弥散星系间介质的密度,这种预测是不确定的,这是摩擦的来源。GuhaThakurta说,在250万光年外的仙女座中测量单个恒星的速度,类似于从月球的距离测量人类头发的生长速度。确定银河系的运动需要对数千颗单独的恒星进行平均。只有美国宇航局的哈勃太空望远镜能够完成这项任务,尽管欧洲航天局的盖亚卫星(一种精确的星图绘制者)可以为银河系及其附近的卫星星系完成这项任务。

测量质量甚至更难,因为它大部分是以看不见的暗物质的形式出现的。天文学家根据恒星围绕其引力中心的轨道运动或卫星星系的轨道来估计星系的质量。但目前对银河系质量的计算具有高达两倍的不确定性,天文学家甚至不确定它是否或仙女座的质量最大。「这是更难测量的东西之一,坐在某物里面,试图确定它有多大,」GuhaThakurta说。

更复杂的是许多较小星系的引力相互作用。虽然仙女座和银河系是所谓的本星系群中最大的两个星系,但还有大约100个较小的星系,可能还有更多尚未被发现。

在新的模拟中,赫尔辛基大学的蒂尔·萨瓦拉(Till Sawala)及其同事利用了对本星系群中四个最大星系的运动和质量的最新和最佳估计。然后,他们将这些插入到杜伦大学计算宇宙学研究所开发的模拟中。首先,他们进行了包括银河系和仙女座在内的模拟,发现它们在略低于一半的情况下合并 - 比其他最近的估计低。当它们包括本星系群的第三大三角星系的影响时,合并的可能性增加到大约三分之二。

但是,随着大麦哲伦星云的加入,这是一个银河系的卫星星系,是本星系群中的第四大星系,这些机会又回到了抛硬币的境地。如果宇宙大崩溃真的发生,那不会持续大约80亿年。「就目前而言,我们银河系即将消亡的宣布似乎被大大夸大了,」研究人员写道。

该团队表示,盖亚即将发布的数据将导致对银河系更好的速度和质量估计。「这不是关于这个问题的最后一句话,」GuhaThakurta说。然而,即使这次两个星系逃脱了碰撞,最终还是引力才是决定性的。本星系群中的所有星系都通过引力结合在一起,因此在数百亿年的时间里,它们最终都会相互堆积在一起,形成一个巨大的椭圆星系。与此同时,如果宇宙 的加速膨胀 继续有增无减,所有其他星系都将消失在我们的宇宙事件视界之外,留下米尔科梅达成为可见宇宙的唯一居住者。