银河系即将与邻近的仙女座星系发生碰撞但最新观测改变了对时间和方式的预测 _探测器

在这张由加州「史维基瞬变探测器」（Zwicky Transient Facility）最新发布的影像中，被称为梅西耶31（Messier 31）的仙女座星系发出闪亮耀眼的光芒。PHOTOGRAPH BY ZTF/D. GOLDSTEIN AND R. HURT (CALTECH)
（）据美国国家地理（撰文：NADIA DRAKE 编译：林宇威）：先前我们已经知道，银河系即将与邻近的仙女座星系发生碰撞，但盖亚（Gaia）太空望远镜最新观测结果显示，碰撞发生的时间和方式将和先前的预测有所不同！
我们所处的星系银河系（Milky Way），注定会和邻近的最大星系──由众多闪耀恒星所组成的仙女座星系发生碰种，这在物理学上已经是众所周知的大灾变。天文学家还知道，当太空尘埃消散后，两个星系的样貌将与先前大不相同：在发生第一次接触的10亿年后左右，两个星系将合并形成一个更大的椭圆星系。
但是，欧洲太空总署（European Space Agency）的盖亚太空望远镜对仙女座星系内的恒星所进行的最新测量，改变了对于碰撞发生时间和方式的预测。
2015年1月，美国航天总署发布了由哈伯望远镜所拍摄有史以来最大的仙女座星系影像。影像工作者戴夫．阿奇德米朱克（Dave Achtemichuk）藉由一步步放大这张令人难以置信的影像，创作了这段令人难忘的互动体验影片。
根据天文学家在《天文物理期刊》（Astrophysical Journal）上的报告，原本预估在39亿年后会发生的碰撞，大约会再延迟6亿年；而且天文学家预测不会是正面撞击，而是从侧面擦撞──就像撞上邻居的车子后照镜那样。
「整体的情况并没有太大的差异，」该篇论文的作者──太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute）的罗伊兰德．范德．马雷尔（Roeland van der Marel）这么说：「但确切的轨道路径的确有所不同。」
这算是好消息吗？听起来碰撞仍然在所难免
的确是无法避免。目前距离我们250万光年的仙女座星系，正以每小时近40万公里的速度冲向银河系。
自1912年，维斯托．斯里弗（Vesto Slipher）首度将望远镜瞄准仙女座星系，并测量该星系的运动之后，天文学家就已经知道这件事了。（但他当时并不知道M31是个星系，当时普遍的认知是它只是银河系内的星云。当然，斯里弗的计算显示这样的想法得被修正）。
后来，天文学家利用哈伯太空望远镜估算了仙女座星系的横向运动，这个横向运动会决定两个星系是会迎头撞击还是侧身擦过。2012年，范德．马雷尔和他的团队根据观察结果，预测银河系和仙女座星系大约会在39亿年后迎头撞上──但他们最近才修正了此项预测。
「虽然在某种程度上，这只是对我们先前所知的情形作出小幅修正，但这还是很有趣。」加州大学圣克鲁斯分校（University of California, Santa Cruz）的布兰特．罗伯逊（Brant Robertson）说道。
盖亚与哈伯的观测结果有什么不同？
盖亚仔细观测了仙女座星系中1084颗最亮的恒星，并测量了这些恒星的运动。接着，范德．马雷尔和他的团队用这些观测结果的平均值，首次计算了仙女座星系的自转速率，同时重新估算仙女座星系的横向运动。
华盛顿大学（University of Washington）的朱莉安娜．达尔坎顿（Julianne Dalcanton）表示，在这么遥远的距离外「观测到仙女座星系的横向运动是极其困难的事」。
研究团队利用计算机模型加上这些最新的观测数据，重新计算仙女座星系的运动轨迹。当他们将时间快转，就发现仙女座星系的运动方向和先前所预测的略微不同，会以更偏侧的角度往银河系接近，因此要更晚才会发生碰撞，而且更像是会侧面擦撞，而不是正面撞击。
最新的预测显示，最初的撞击会发生在45亿年后──达尔坎顿说这并不让人讶异。
「由于我们讨论的是数十亿年后的事，」她说：「因此即使只对目前运动速度做微小变化，在『快转』数十亿年后，也会有很大的不同。」
那么，这场星系撞击的戏码将会如何上演呢？
在第一次近距离接近时，这两个星系的距离大约会是42万光年远，星系闪亮的盘面在这么远的距离之外，还不会产生任何交互作用。但是星系周围包覆了大量的暗物质，当银河系和仙女座星系互相飞掠而过时，暗物质晕会困在一起。
范德．马雷尔说：「这会产生摩擦力，导致星系的运动速度减缓并失去能量，然后两个星系会一起倒退。」
换句话说，银河系和仙女座星系会一起U型回转，并发生真正的碰撞，接着会穿过彼此后再迅速回转，然后撞击再度发生。这样的过程将一而再、再而三地上演，直到最后无数次的碰撞将两个星系形塑成为单一星系。
这对地球来说代表什么？
正如原本预测的那样，对45亿年后仍存在地球上的任何生命形式来说，星系合并其实没什么大不了的。太空非常辽阔，而恒星之间的距离相当遥远，即使星系相撞，个别的恒星也很少会真的撞在一起。
「我们会发现地球仍然绕着太阳公转，只是是在一个大型的椭圆星系里，轨道的方向也更为随机。」范德．马雷尔说。
另外，这场宇宙灯光秀将让我们头顶的天空变得相当壮丽。当两个星系相互接近时，仙女座星系会在夜空中变得愈来愈大，最后会在银河系的重力拉扯下扭曲成变形的螺旋状。然后，随着星系开始回转撞在一起时，被压缩的气体将让许多新恒星形成。
范德．马雷尔说：「那个时候的天空看起来真的会很美。」
问题是，地球表面是否还有任何东西存在呢？到那个时候，太阳将步上恒星演化的下一个阶段，逐渐变成红巨星。此时，太阳会愈变愈亮并且向外膨胀，将水星和金星吞噬，并让地球成为一颗焦炭般的行星。

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