銀河系注定會(huì)來(lái)一次迎頭相撞

■田野

該圖片顯示了先前預(yù)測(cè)的銀河系與鄰近的仙女座星系的融合圖，將于十幾億年后登場(chǎng)上演。圖片中顯示的是37.5億年后的地球夜空，仙女座（左側(cè)）在夜空中已經(jīng)很壯觀，并且因潮汐力而使銀河系變得扭曲。

美國(guó)航空航天局研究員2012年5月31日宣布，他們現(xiàn)在可以確道：“在對(duì)M31與銀河系命運(yùn)將近一個(gè)世紀(jì)的猜測(cè)之后，現(xiàn)在我們終于能夠清晰描繪出十幾億年后的未來(lái)了?！?/p>

這個(gè)場(chǎng)景就如棒球擊球手面對(duì)撲面而來(lái)的高速旋轉(zhuǎn)的快球。雖然M31的速度要比棒球快2000余倍，但也要花40億年才可能與銀河系相撞。通過(guò)電腦模擬得出的數(shù)據(jù)顯示，撞擊發(fā)生后，在巨大的引力作用下，兩個(gè)巨大星系還要花費(fèi)20億年才能完全合二為一，繼而形成一個(gè)在當(dāng)時(shí)宇宙中可見(jiàn)的、獨(dú)立的橢圓形星系。切地預(yù)測(cè)到接下來(lái)行將影響銀河系、太陽(yáng)系的重大宇宙事件：即銀河系與鄰近的仙女座大星系的超級(jí)大碰撞。

該圖片顯示兩大星系碰撞的路徑，兩大星系因巨大引力作用而相互靠近。同時(shí)顯示的還有一個(gè)較小的星系——三角星系，有可能是大碰撞的參與者。

碰撞預(yù)計(jì)在40億年以后發(fā)生，屆時(shí)，銀河系將在該事件中面臨重大重組。太陽(yáng)有可能被拋到銀河系的一個(gè)新區(qū)域，而我們的地球和太陽(yáng)系將不會(huì)面臨毀滅的災(zāi)難。

巴爾的摩市太空望遠(yuǎn)鏡科研所的天文學(xué)家羅蘭·馮·德·瑪瑞爾聲稱(chēng)，“銀河系與仙女座星系發(fā)生迎面相撞的發(fā)現(xiàn)是與統(tǒng)計(jì)數(shù)字相一致的”。

這一結(jié)論是通過(guò)哈勃對(duì)仙女座星系（M31） 運(yùn)動(dòng)的艱難測(cè)量而獲得的。M31現(xiàn)距銀河系250萬(wàn)光年，但是在兩個(gè)超大星系本身以及它們周?chē)床灰?jiàn)的暗物質(zhì)的共同引力作用下，M31正在不可避免地朝銀河系駛來(lái)。

STScI的桑格莫·托尼·索恩繼續(xù)說(shuō)

盡管兩大星系撞在了一起，但其內(nèi)部的恒星卻不會(huì)相撞——因?yàn)榫嚯x實(shí)在太遠(yuǎn)了。然而，恒星有可能被拋到遠(yuǎn)離新星系中心的其他軌道。模擬顯示，太陽(yáng)系將來(lái)距離新星系中心的距離將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于今天。

更為復(fù)雜的是，M31的小伴星——三角星系M33也將參與碰撞，并有可能與M31和銀河系融為一體。不過(guò)，M33首先撞上銀河系的可能性不大。

宇宙正在擴(kuò)張并逐漸加速，因?yàn)榘滴镔|(zhì)的存在，星系邊際的碰撞仍會(huì)時(shí)有發(fā)生。哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)宇宙的深度觀測(cè)表明，星系之間的碰撞在宇宙較小時(shí)期更為常見(jiàn)。

一個(gè)世紀(jì)以前，研究人員甚至還沒(méi)有意識(shí)到M31是遠(yuǎn)離銀河系的一個(gè)獨(dú)立的星系。埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)了可以作為“量天尺”的可見(jiàn)恒星，繼而測(cè)量出了M31的大小。

哈勃繼續(xù)去發(fā)掘不斷膨脹的宇宙，因?yàn)榇蠖鄶?shù)星系都在遠(yuǎn)離我們。但是人們很久以前就已經(jīng)知道，M31卻以400000千米/時(shí)的速度朝向銀河系飛來(lái)。以這個(gè)速度足可以1小時(shí)內(nèi)從地球達(dá)到月球。測(cè)量是通過(guò)多普勒效應(yīng)得出的，即通過(guò)測(cè)量M31中恒星發(fā)出的光波的變化，來(lái)推出M31在朝我們不斷推進(jìn).因?yàn)楫?dāng)一個(gè)物體以另一物體為參照物做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)出的波長(zhǎng)和頻率會(huì)有變化。

以前，人們還不知道兩大星系的相會(huì)是何種狀態(tài)：擦肩而過(guò)，小打小鬧，還是迎頭撞上？這取決于M31的切向運(yùn)動(dòng)。盡管一個(gè)多世紀(jì)前就著手嘗試，到目前為止人們還是沒(méi)有測(cè)量到M31在天空中的視運(yùn)動(dòng)。馮·德·瑪瑞爾帶領(lǐng)下的哈勃觀測(cè)團(tuán)隊(duì)對(duì)M31的視運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了空前精確的觀測(cè)，并由此掃清了人們對(duì)于星系撞擊以及融合的疑慮。

STScI成員安德森說(shuō)：“我們對(duì)星系選定區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)5年～7年的反復(fù)觀測(cè)才得出了這一結(jié)論?！?/p>

紐約哥倫比亞大學(xué)的葛提納·柏斯拉說(shuō)：“通過(guò)場(chǎng)景模擬得出的最壞情形是，M31迎頭撞向銀河系，恒星都被拋離原軌道，兩大星系的恒星都擠成一團(tuán)，銀河系也因恒星軌道都接近圓形而失去其扁平的外形。兩大星系的核心相互融合，恒星被拋至隨機(jī)軌道，繼而生成橢圓形的新星系?！?/p>

空間維修更新了哈勃望遠(yuǎn)鏡，為之提供了功能更為強(qiáng)大的相機(jī)，使科研人員有足夠時(shí)間來(lái)完成能最終敲定M31視運(yùn)動(dòng)的重要測(cè)量。哈勃觀測(cè)結(jié)果以及關(guān)于融合的預(yù)測(cè)將以三篇文章的形式出現(xiàn)在即將出版的《天體物理》期刊上。

這一組圖片顯示了銀河系與仙女星系相撞、融合的預(yù)測(cè)圖。第一排，左：當(dāng)前的夜空；右：20億年以后逐漸靠近的M31的底盤(pán)看起來(lái)比先前要大。第二排，左：37.5億年后，M31在夜空中已相當(dāng)壯觀；右：38.5億年后因恒星生成而變得絢爛的夜空。第三排，左：39億年后，恒星繼續(xù)生成；右：40億年后M31與銀河系因潮汐力量變得扭曲。第四排，左：51億年后，M31與銀河系的內(nèi)核像兩個(gè)明亮的球體；右：70億年后，融合的兩大星系形成了一個(gè)巨大的橢圓形星系，其明亮的內(nèi)核照亮了整個(gè)夜空。