天文
银河系或许能逃过与仙女座的命运碰撞
新模拟显示银河系与仙女座的碰撞或许有50%的机会会成为“擦肩而过”，避免发生在未来几亿年内的宇宙大灾难。
多年来，天文学家一直认为，银河系注定会在未来的几十亿年内与其近邻仙女座星系发生碰撞。然而，一项新的模拟研究发现，这场即将到来的碰撞有50%的可能会演变为擦肩而过，至少在未来的100亿年内如此。
加州大学圣克鲁兹分校的天文学家Raja GuhaThakurta评价这项研究时表示：“这是一个了不起的研究成果。” 该研究于7月31日以题为《末日何时？银河系与仙女座星系碰撞并不确定》发布在arXiv上。他指出：“尽管两星系碰撞的可能性仍然很大，但也存在足够的空间让它们避开彼此。”
早在1912年，天文学家Vesto Slipher就发现仙女座正在朝着银河系靠近。当时，由于多普勒效应，仙女座的光谱显示出蓝移——即波长缩短，类似于救护车的警报声随着接近而音调变高的现象。然而，当时仙女座的真实大小和距离还不为人知，许多人认为星系只是银河系附近的“星云”。直到人造卫星观测时代，天文学家才得以根据仙女座众多恒星的运动来判断其整体的三维速度。他们计算出，仙女座以每秒110公里的速度几乎正朝银河系方向移动。
这种星系合并在宇宙的其他地方也能看到，它们通常是极其混乱的过程。虽然大多数恒星能够安然无恙，但星系的旋臂结构会被摧毁，恒星流会被甩入太空。经过几十亿年的时间，合并的星系通常会演变成一个巨大的、无特色的椭圆星系，成为恒星的光球。
2008年的一项研究曾指出，银河系与仙女座的合并在未来50亿年内不可避免，过程中太阳和地球将被仙女座的引力暂时捕获，最终被抛至新形成的椭圆星系“Milkomeda”的遥远外围。GuhaThakurta表示，今天在天空中看到的银河带将被“奶白色斑点”所取代，标志着新星系的密集核心。
然而，由于难以精确判断星系的运动和质量，以及两者之间的稀薄星际介质的密度，这样的预言仍然充满不确定性。这种介质是摩擦力的来源。GuhaThakurta表示，测量距离我们250万光年的仙女座中单个恒星的速度，就像从月球的距离测量人类头发的生长速度一样困难。确定星系的运动需要平均许多恒星的运动数据。只有NASA的哈勃太空望远镜能够胜任此任务，而欧洲航天局的Gaia卫星则能准确测绘银河系及其附近卫星星系。
测量质量则更为困难，因为大部分质量都以看不见的暗物质形式存在。天文学家通过恒星围绕引力中心的轨道运动或卫星星系的轨道来估算星系的质量。然而，当前对银河系质量的计算存在高达两倍的误差，天文学家甚至无法确定银河系和仙女座哪个更为巨大。GuhaThakurta表示：“在一个星系内部，试图确定其质量是最难测量的事情之一。”
使问题更加复杂的是许多较小星系的引力相互作用。尽管仙女座和银河系是所谓本星系群中最大的两个星系，但还有大约100个较小的星系，可能还有许多尚未被发现的星系。
在这项新模拟中，赫尔辛基大学的Till Sawala及其同事利用了本星系群中四个最大星系的最新、最好的运动和质量估算数据，然后将这些数据输入了由达勒姆大学计算宇宙学研究所开发的模拟模型。他们首先运行了只包含银河系和仙女座的模拟，发现两者在略少于一半的情况下发生合并——这比最近的其他估算更低。当他们将三角座星系(本星系群中第三大星系)的影响考虑进去时，合并的概率增加到大约三分之二。
然而，当将本星系群第四大星系——银河系的卫星星系大麦哲伦星云——纳入考虑时，碰撞的概率又降到了50%。如果宇宙碰撞确实发生，那也将是80亿年后的事。“就目前而言，有关我们银河系即将消亡的言论似乎被极大夸大了，”研究人员写道。
该团队表示，即将发布的Gaia数据将为银河系的速度和质量提供更好的估算。GuhaThakurta说：“这不是最后的结论。” 然而，即使这次两星系逃过了碰撞，最终决定命运的还是引力。本星系群内的所有星系都被引力束缚在一起，因此在未来的几十亿年中，它们最终将汇聚成一个巨大的椭圆星系。同时，如果宇宙的加速膨胀继续下去，所有其他星系将消失在我们的宇宙事件视界之外，最终只剩下Milkomeda独自占据可见宇宙。
本文译自 Milky Way may escape fated collision with Andromeda galaxy | Science | AAAS，由 BALI 编辑发布。