银河系与仙女座星系的较量,40亿年后可能相碰撞
仙女星系,又名仙女座大星云,位于仙女座方位的拥有巨大盘状结构的旋涡星系,在梅西耶星表编号为M31,星云星团新总表编号位NGC 224,直径22万光年,距离地球有254万光年,是距最近的大星系。
仙女星系在东北方向的天空中看起来是纺锤状的椭圆光斑,是肉眼可见的最遥远的天体之一。
仙女星系和银河系同处于本星系群,质量是银河系的二倍,直径至少是银河系的1.6倍。 仙女星系是本星系群中最大的星系,正以每秒300公里的速度朝向银河系运动,在30-40亿年后可能会撞上银河系,并合成椭圆星系。
仙女座星系的质量与银河系的质量相当,意味着在未来的星际碰撞中,不会有明确的大赢家,或许是一场“平局”。
据报道,我们的银河系正处于与邻近仙女座星系的碰撞轨迹之中,虽然这次碰撞事件将在未来40亿年发生,但天文学家一直在猜测,究竟哪个星系能够在这次超级大碰撞事件中幸存下来?
直到近期,距离银河系250万光年的仙女座星系才被证实是“受到欢迎的”,最新一项研究表明,这次超级大碰撞事件可能接近于平局。
1月10日,发表在《英国皇家天文学会月刊》的一篇研究报告指出,来自西澳大利亚大学的普拉瓦尔·卡芙勒(Prajal Kafle)带领一支研究小组评估了仙女座星系的质量,结果显示其质量比之前预计的更轻。卡芙勒指出,这使得仙女座星系的质量与银河系的质量相当,意味着在未来的星际碰撞中,不会有明确的大赢家。
卡芙勒指出,我测量结果显示,仙女座星系的质量是太阳的8000亿倍,这接近于几十年来科学家所预测的三分之一。测量可能会有如此大的差异吗?研究人员指出,该测量结果源自于一种基于逃逸速度的独特方法,逃逸速度是指一个天体(例如)脱离另一个天体(例如星系)引力牵引时的速度,较高的逃逸速度意味着一个天体具有较高的引力牵引,拥有更大的质量。
卡芙勒说“某个人站在火星或者一颗遥远行星上,测量推进火箭进入太空的速度,就能计算出地球引力的强度,我使用类似的逻辑转换成仙女座星系中的高速恒星,从而可以计算出仙女座星系引力强度,或者更简单地讲,计算出仙女座星系的质量。”
为了评估某星系的质量,研究人员不仅需要考虑到望远镜中的可见物质,还要考虑到令人难以捉摸的。暗物质是一种受引力作用的物质,但根本不会与普通光线发生交互作用。暗物质从未被直接观测到过,它的存在是上世纪60年代推断出来的,当时,科学家观测星系中的恒星,意识到实际存在的物质要比观测到的物质更多。
1980年,天文学家维拉·鲁宾(Vera Rubin)发表了一篇颇有影响力的研究报告,他认为星系中的暗物质含量是可见物质的6倍。因为暗物质比中可见物质数量更多,暗物质的引力作用将产生卡芙勒所研究的“逃逸恒星效应”,这意味着之前的方法可能过高估计了当前仙女座星系中暗物质数量。
之前对星系质量的建模方法需要知道径向速度,或者银河系中恒星接近或者远离地球观测者的速度,以及恒星在天空中相对于太阳的运动,即所谓的“自行运动(proper motion)”。卡芙勒说“我们的望远镜不够灵敏,无法探测到仙女座星系中恒星的自行运动,提供自行运动信息的其他方法可以形成关于自行运动的一些假设。”
另一方面,卡芙勒使用的方法并不需要知道这种自行运动,,一旦两个螺旋星系发生碰撞,到底会发生什么呢?卡芙勒说“没有人准确地知道会发生什么,我们还需要进行模拟实验,分析两个星系的交互作用,这是我们未来要做的事情。”
有一点是可以肯定的星系碰撞事件将酿成世界末日,我们的不可能安然无恙,人类唯一的希望就是到那时可以解决星系旅行的问题。