仙女星系與銀河系相撞會發生什麼?

統治心靈


通過銀河系與仙女座星系之間的距離(大約254萬光年),自己兩大星系彼此靠近的速度,科學家們計算出兩星系的相撞時間,大約在35億年之後!

如此遙遠的事件,科學家們所做的只有推測,按照目前的運動狀態,銀河系和仙女座星系確實會在遙遠的某一天發生相撞!

但是35億年的歷史實在太漫長了,不排除會出現一些無法預料的宇宙事件“干預”兩大星系的相撞!但是,如果銀河系和仙女座星系真的在未來某天發生相撞,對我們的太陽系和地球會有什麼影響呢?

在我們的印象中,一想到宇宙間的碰撞事件,就會聯想到毀滅,會發生爆發出劇烈的能量,延伸至四面八方。從最直觀的小行星撞擊地球,到中子星的碰撞都是如此!

但是龐大的星系發生相撞時或許不會如此猛烈,而會溫柔平穩很多。雖然銀河系仙女座星系目前整以110公里/秒的速度靠近,這個速度看上去很大,但相對於星系的浩瀚,這個速度不算什麼。

最重要的是,星系不同於各種天體(比如行星,恆星等),星系之間絕大部分都是虛無的空間,這讓相撞本身變得不再那麼“名副其實”,與其說是“相撞”,不如說是“融合”!

而且銀河系與周圍的小星系一直在融合當中,不斷吞併周圍的小星系,這種融合絲毫不影響銀河系的穩定性!


宇宙探索


宇宙正在膨脹,而且正在加速膨脹,幾乎每一個星系正在遠離我們而去。並且,距離我們越遠的星系,離去的速度越快。不過,有一個星系是個明顯的例外——那就是仙女星系(M31),它正以110公里/秒的速度向我們的星系飛來。而在數十億年之後,仙女星系將會與銀河系碰撞,並開始一段漫長的合併過程。不出意外的話,我們的太陽和地球那時還在,那麼,兩個星系的碰撞會對太陽系造成什麼影響呢?

銀河系和仙女星系以及另外50多個星系組成了本星系群,這兩個螺旋星系是最大的成員星系。仙女星系的直徑約為22萬光年,大約是銀河系的兩倍。雖然宇宙中的絕大部分星系都是在互相離去,但本星系群的星系通過引力作用束縛在一起。

在46億年前,當我們的太陽系剛剛誕生時,仙女星系與銀河系相隔420萬光年。數十億年來,這個距離逐漸縮小,直至目前的254萬光年,明顯是衝著碰撞來的。但這不是一種正面的碰撞,而是兩個星系會相互多次穿越並最終合併。這是因為星系之中的空間較為空曠,恆星很難直接碰撞在一起。

據估計,第一次穿越將在大約30億年後發生。在第一次相互作用的過程中,太陽系將有12%的幾率被彈射出銀河系的盤面,然後被轉到從銀河系中分離出來的潮汐尾流。另外,太陽系有不到3%的幾率被完全彈離銀河系,並進入仙女星系。

然後,兩個星系又再次互相穿越,最終形成一個巨大的恆星群,圍繞著一個共同的引力中心。兩個星系中心的超大質量的黑洞可能會爆發,成為活躍星系核,吞噬那些落入其中的任何物質。這些相互作用可能會把太陽系推離新星系的外暈,使我們至少遠離中心10萬光年(目前太陽系距離銀心2.6萬光年),安全地擺脫中心黑洞。

大約70億年後,當我們的太陽演化至生命的末期之時,兩個螺旋星系最終將合併成一個橢圓形系。而那時的地球早已被成為紅巨星的太陽烤焦,很可能不再有生命見證最後的時刻。


火星一號


銀河系想象圖

仙女星系

據英國《衛報》報道,由美國和德國科學家組成的研究小組稱,銀河系的質量比先前預計的要大50%,旋轉速度也要更快,這意味著銀河系對其他星系的引力也更大,因而銀河系與包括仙女星系在內的其他星系相撞時間可能比科學家所預計的更早。

  數十億年後才會相撞

  研究人員表示,銀河系一旦與其它星系相遇,碰撞時所產生的超大沖擊波將會壓縮星系內部的星際氣體雲團。但幸運的是,這一巨大的災難只會發生於遙遠的未來。德國馬普研究院天文學家卡爾-門特恩解釋說,碰撞將可能發生於數十億年之後,雖然兩者碰撞的時間比科學家所預測的要早得多,但對於人類來說這一時間仍然是屬於遙不可及的未來,不會引起人類的恐慌。

  卡爾和他所領導的國際研究團隊利用“甚長基線電波干涉陣列”射電望遠鏡對銀河系進行了精確的測量。銀河系在旋轉的過程中,某些放射無線電波的部分會向地球方向移動。正是基於此現象,科學家們才可以計算出銀河系旋轉的速度。

  70億年後銀河系與仙女座星系碰撞

  科學家們記錄了來自銀河系4個旋臂所發射出來的無線電波,並根據這些無線電波進行測量。經過測量發現,太陽系會隨著銀河系以大約100萬公里/小時的速度旋轉,比預期中的要快近17萬公里/小時。卡爾認為,“測量結果要求我們必須要重新認識和理解銀河系的結構和運行規律。”太陽系距離銀河系中心大約為2.8萬光年。仙女座星系大約是太陽質量的2700億倍,距離我們太陽系有200多萬光年。銀河系的這種高速旋轉意味著它的質量應該與仙女座星系相當,比以前的預測要重三分之一左右。卡爾研究團隊成員、美國哈佛大學史密森天文物理學中心科學家馬克-裡德認為,“從此,我們不再認為銀河系只是仙女座星系的小妹妹。”  

  天文學家們認為,這次碰撞將會在未來的70億年之內出現。太陽耗盡最後一絲能量之日,差不多也就是兩個星系的碰撞之時。在發生碰撞時,恆星和行星應該不會發生碰撞。相反,星系碰撞後會相互融合,形成一個新的更大的星系。英國劍橋大學天文研究所格里-吉莫爾介紹說,“兩者會戲劇性攪活、粘合在一起,最後所有恆星都將死亡,新星系變成一個巨大的死亡星系。目前尚不清楚兩者是否會正面相撞。”如果是側向碰撞的話,還將可能會引起進一步的碰撞。整個碰撞過程可能會持續數百萬年時間。根據吉莫爾的說法,這項研究不僅僅提前了銀河系死亡的時間,而且還對暗物質研究提供了新的依據。研究發現,銀河系中心的暗物質比天文學家們早期的預測要冷得多、密得多。

  研究人員們還表示,一旦確定了銀河系旋轉速度,那麼最終控制這一速度的複雜公式便可確定銀河系中所有暗物質的質量。暗物質是我們肉眼所看不到的,但卻是迄今為止宇宙中數量最多的物質。所以,這意味著銀河系的質量是天文學家以前估計的1.5倍。美國加州大學洛杉磯分校天體物理學家馬克-莫里斯說,最新發現意義重大,但並不是有關銀河系大小的最終結論。莫里斯沒有參加雷德的這項研究。體積更大還意味著銀河系和仙女座之間的引力更加強烈。據雷德介紹,天文學家長期預測的銀河系和仙女座星系之間的碰撞可能發生得更早,同時側面碰撞的可能性更小,然而不用擔心,畢竟銀河系與仙女座相撞至少是幾十億之後的事了。

  碰撞後人類仍可能存在

  如果銀河系果真和其它星系發生碰撞,那時候人類可能會仍然存在,他們將看到一個未來完全不同的天空景象。狹長的銀河系將會消失,取而代之的是一個由數十億顆星球組成的巨大隆起。天文學家們日前繪製了一幅更為詳細的銀河系三維立體圖,發現它的寬度比天文學家以前認為的多15%。更為重要的是,銀河系的密度更大,質量比天文學家以前認為的多50%。天文學家1月5日在加州長灘市舉行的美國天文學會大會上公佈了這一最新發現。


穩穩


大約37.5億年之後,銀河和仙女兩大星系相互之間會發生潮汐牽引。也就是說,它們之間的相撞是不可避免的,只是會發生在大約40億年以後。

銀河系的質量預計為8.5×101111個太陽質量級,仙女星系的質量約為1.23×101212個太陽質量級。兩大星系將在20億年以後併合,形成一個新的橢圓星系“銀河仙女星系”,質量達到2.08×101212個太陽質量級。銀河系擁有約2萬億顆星體,加上仙女星系的約5萬億顆星體,併合後的星系將會擁有約7萬億顆星體。這還不包括稍後會被它併合的三角星系。

下面是對於銀河系與仙女星系互相作用的預測和模擬:

兩大星系將在約30億年之後相交。從我們的角度看去,仙女星系會從側面與銀河系交會。之後,仙女星系會稍向後退,但兩大星系之間會產生一股強大的潮汐力量,形成一個雙臂螺旋樣式的擴展潮汐尾,就像我們在觸鬚星系中觀察到的那樣。銀河系的暗暈會產生一股拉力,削弱仙女星系的軌道能量。因此,仙女星系只能後退幾十萬光年的距離。幾百萬年以後,仙女星系會再次與銀河系相交。這一次,兩大星系會迎頭撞上,經歷最後一次的近距離接觸。經過1億年以上的融合,兩大星系會最終變成一個橢圓星系,被無數的星殼、星浪和兩條擴展的潮汐尾所包圍。

烏鴉座內相互作用的觸鬚星系

儘管,這兩大併合的星系最終會穿過彼此,再經過幾十億年的時間才最終穩定下來,但這一過程會造就大量星體,並將超新星的形成速度從100年2顆提高到1年1顆!

超重黑洞最終也會出現。銀河系的超重黑洞“人馬座A”,其質量約為4.31×1066個太陽質量級。2005年,天文學家們預測,仙女星系的超重黑洞P2,其質量約為3-5×1077個太陽質量級。我們姑且假設它為4×1077個太陽質量級。我們知道,在併合的過程中,黑洞的部分質量會以引力波的形式釋放出去。儘管併合後的黑洞質量取決於諸多因素,包括兩大星系的初始軌道、旋轉速度以及與軌道相關的旋轉方向,但其最終質量估計約為4.20945×1077個太陽質量級。而併合過程損失的黑洞質量約為221.55萬個太陽質量級。


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理論上講,仙女座星系和銀河系,大約會在30億年後50億年前相撞,還曾有科學家計算出大約在37.5億年後開始,這是通過各種望遠鏡以及大量的天文觀測作出的推理論斷,可以說將來發生的可能性是極大的,那麼當這兩個龐大的星系發生相撞之後,會發生什麼樣的情況呢?我就我所認為的向大家簡要科普一下。

首先,我們要知道銀河系是擁有1500億顆恆星的龐大星系,而仙女座星系則更大,普遍認為它比銀河系大了一倍,大約擁有3000億顆恆星,那麼我們想象一下,當這樣的兩個龐大星系相撞的時候,是不是會有無數顆恆星撞在一起,爆炸出璀璨無比的宇宙煙花呢?天文學家們曾經對此做出過精密計算,發現他們直接相撞的幾率竟然幾乎為零。



這簡直是大大出乎人們的預料,為什麼會是這個結果呢?其實仔細想一想就應該明白了,恆星的體積雖然十分龐大,但是恆星與恆星之間的空隙則要大的多,比如我們的太陽直徑約為140萬公里,但是太陽到距離他最近的比鄰星則有4.22光年,140萬公里的距離對比4.22光年,簡直可以忽略不計了,所以當銀河系和仙女座星系相撞的時候,絕大多數的恆星都會在相互的距離間穿插而過,直接相撞的可能性真的是很小的。


但是可能性小不代表沒有,我認為直接相撞的情況還是會發生一些的,因為兩大星系中的恆星分佈並不均勻,在我們銀河系的銀心和仙女座的中心位置,恆星的分佈密度遠遠大於太陽距離比鄰星這樣的空間密度,其直徑一光年的範圍內就有成百上千顆恆星,在這樣的密度以及兩大星系如此龐大的數值之下,直接相撞的情況是有可能發生的,但應該不會很多。

另外有一種情況必須講一下的是,其實我們的銀河系也在不停的吸收一些其他的小星系,銀河之所以具有今天這樣的規模,也正是因為不斷的吸收了一些小星系而形成的,即便是在現在,仍然有一些被銀河系撕扯的不成樣子的矮星系正在融入銀河系中,但是我們並沒有看到銀河系中發生了什麼大不了的事情,而且也並沒有恆星撞在一起,所以將來銀河系和仙女座星系相撞合二為一的時候,對其中的恆星而言,也許並不會發生什麼大不了的事情。

那麼按照推理可以預見的會發生些什麼呢?應該是兩大星系合二為一變成更為龐大的星系,不過在這一過程中,也會有一部分恆星被甩到兩大星系之外成為宇宙中的流浪者,而兩大星系的中心黑洞會在兩大星系的融合過程中吞噬一些恆星,最終這兩個星系的中心黑洞會合併到一起,成為一個黑洞,但是在這兩個黑洞合併的時候,會產生一場巨大的引力波動盪,不過對這個新形成的龐大星系而言,這也並不是什麼要緊的事,其中的所有恆星都會在新的中心黑洞的運轉之下趨向於一種新的平衡,最終成為一個平衡運轉的星系,就像現在的銀河系或者仙女座星系一樣。


科普大世界


有人問,既然宇宙是膨脹的,那麼星系之間應該互相遠離才是,為什麼星系之間也會互相碰撞呢?其實,說宇宙是膨脹的,是站在一個大尺度說的。如果我們站在幾千萬光年的大尺度觀測宇宙,宇宙確實是星系在互相偏離。但是,如果我們縮小觀測的範圍,就會發現更復雜的情況。我可以打一個比喻,假設宇宙的一部分是一個玻璃瓶子,星系就是玻璃瓶子裡面的水分子,現在我遠離玻璃瓶子,玻璃瓶子相對於我而已,距離在拉遠,但是玻璃瓶子裡面的水分子依然會互相碰撞。銀河系這樣等級的星系之上,還有一個超級星系群,超級星系群在控制著包括銀河系在內的星系的運動。星系群之中星系的不規則運動是由於萬有引力的互相干擾,就如同玻璃瓶子裡面的活躍水分子。所以,銀河系是會和其他星系發生物質結構之間的碰撞的。

但是,星系之間的碰撞,是靜悄悄的進行的,而不是驚天動地的慘烈。計算機模擬做了星系之間碰撞的實驗,發現,隨著銀河系和仙女星系這兩個星系的互相滲透和穿越,星系之中的恆星並沒有發生直接的碰撞。其實,不僅僅是銀河系和仙女星系,在整個宇宙的尺度來看,恆星的之間的直接碰撞都是非常罕見的現象。科學家分析宇宙的數據,發現星系和星系之間的平均距離間隔是100光年,所以星系之間容易碰撞。但是,在一個標準的星系之中,恆星之間的平均距離間隔是10光年,這樣看,星系的分佈是非常稀薄的。10光年的距離,比一個行星的尺度要大上幾千萬倍。我可以打一個比喻,假設我們的太陽的體積是一顆核桃,那麼距離太陽最近的恆星,大概要距離它2000千米。因此,即使是恆星系之間發生碰撞,恆星之間的直接碰撞的幾率,也是微乎其微。唯一可能發生碰撞的區域,就是在恆星系的中心地帶,但也概率不大。所以,我們就沒有必要杞人憂天了。


懷疑探索者


據觀測數據和天文學家的計算表明,銀河系與仙女座星系將在30到40億年之後“相撞”,並融為一體。星系碰撞過程是一個緩慢的過程,一般要花費數百萬年的時間才能從相互接觸到融為一體達到穩定。

根據天文觀測和哈勃望遠鏡的發現,宇宙中星系碰撞的現象非常普遍,它們間接地為我們提供了星系碰撞的全過程信息。

距離我們4500萬光年外,位於烏鴉座,有一個星系名叫觸鬚星系,它為我們展示了星系碰撞的中間過程,兩個星系的物質互相滲透進彼此結構中的空曠地帶,慢慢填補對方的空缺,逐漸提高了融合後星系的物質密度。

在星系碰撞前期,兩個星系會相互來回撕扯對方,將雙方原有的結構破壞,甚至完全打亂穩定的懸臂結構,劇烈的引力撕扯甚至可以把星系外圍的部分旋臂及星系際物質遠遠拋出星系。經過幾番互相撕扯和摩擦,兩星系的中心核漸漸繞轉逼近,並在小於臨界距離的時候合併,最終形成新的星系核,理論還上會以引力波的形式釋放出巨大的能量。在新星系核的引力支配下,兩個星系的物質將進行新的排布。

一般來說,由於星系碰撞過程幾乎完全破壞了原來星系的結構,從而也破壞了原來空間的引力勢分佈規律,所以新星系內部的引力勢會根據物質的分佈產生新的規律,這新的引力勢分佈一般類似於橢圓星系內部的引力勢分佈,因而新星系將趨向於形成橢圓星系。


川陀太空


引力是一種長程力,恆星和恆星之間,星系和星系之間,都能感受到對方的吸引。星系之間的距離跟星系大小相比並不是很遠,我們的銀河系的大小約為十幾萬光年,仙女星系要更大一些(秋季夜空中肉眼可見的一個模糊光斑),約為22萬光年,銀河系和仙女星系之間的距離約為250萬光年,這倆星系的尺寸和距離也就相當於兩個人間隔二十來米的樣子,很容易互相吸引、湊到一塊的。

星系經常成群、成團的存在,叫做星系群和星系團,銀河系和仙女星系屬於同一個星系群(叫做本星系群,Local Group,見下圖,中心為銀河系,左上角標記M31的為仙女星系),本星系群包括五十來個大大小小的星系。作為本星系群最大和第二大的星系,仙女星系和銀河系在引力作用下越靠越近,最終合併到一起就並不奇怪了。

不過,這個合併過程用相撞來形容有點不太合適。一是合併過程的持續時間很長很長,估計要幾十億年,這個時間對即使對恆星來說也是相當久的。如果用個簡單的比喻,就好像兩棵相鄰的樹慢慢長出枝葉捱到了一起,不能叫做兩棵樹撞到一起吧。

二是在星系合併的過程中,可能並不會有多少恆星真的迎頭撞到一起。因為恆星之間的距離相對於恆星的直徑來說非常的遠,比如說太陽的直徑約為140萬公里,離太陽最近的恆星約40萬億公里遠,兩者相差足有兩千多萬倍,就好像有兩群人,每群中人和人的間距有幾萬公里遠(這個距離相當於一個人站在中國,一個人站在阿根廷,甚至要跑到地球外面去,示意圖都不太好畫),當這兩群人混合到一起的時候,即使跑得很快、努力地互相靠近,人和人之間也不容易真正接觸並撞到一起的。

但是正如前面說的,引力是長程力,不用真的撞上也能互相影響的(下圖為兩個正在合併的星系)。比如可能會產生更多的恆星,如果把恆星的誕生看成絢麗的煙花,星系合併有點像是宇宙在玩焰火。幾十億年後,當我們的銀河系和仙女星系兩個旋渦星系逐漸合併,可能會產生大量新的恆星,並最終變成一個巨大的橢圓星系。

宇宙浩瀚無垠,個人水平有限,圖片來自網絡。如有疏漏,請多指教。


喬小海


截止到2013年,還無法確定這場碰撞是否一定發生。仙女座星系相對於銀河系的徑向速度可以通過對星系中恆星光譜的多普勒效應的觀測來測量,但其橫向速度 (即自行運動的速度)無法直接測量。這樣,雖然我們已知仙女座星系正以每秒120千米的速度向銀河系接近,但依然無法得知屆時它會和銀河系碰撞,還是錯過。目前對仙女座星系橫向速度的最佳估計是小於每秒100千米,這暗示著星系的暗物質暈將會發生碰撞,而星系盤則可能不會。歐洲空間局計劃在2011年將發射一艘新的航天器蓋亞,試圖通過測量仙女座星系中恆星的位置來精確測定仙女座星系的橫向速度。

空間望遠鏡研究所的弗蘭克·薩默斯(Frank Summers)根據凱斯西儲大學的克里斯·米霍斯(Chris Mihos)教授和哈佛大學的拉爾斯·赫恩奎斯特(Lars Hernquist)教授的研究製作了描述這一預期事件的計算機圖像。

這種星系碰撞在宇宙是相當普遍的。例如一般認為仙女座星系在過去就曾經和其他星系至少發生過一次碰撞。理論上我們的太陽系在這場碰撞過程中也有一定的可能從合併形成的新星系中釋放出來,而在星系碰撞的初期甚至有可能成為仙女座星系的一部分。由於恆星間的距離非常遙遠,這種事件對太陽系本身不會有什麼負面影響(特別是在五六十億年後太陽將進入紅巨星階段後),對太陽及其行星本身的任何形式的擾動更是非常微小的。


微康酵瘦養生


科學家們一致認為,仙女星系和銀河系的相撞不只是一種可能性,而是不可避免的必然。而且不止是仙女星系,三角星系也會與銀河系相撞。同樣不可避免的還有人工智能啟示錄,機器人一定會將討厭的人類徹底消滅。它們一定會幸福地生活下去,並有幸看到三大星系併合成一個更大的星系。但恆星不會與其他恆星相撞,因為彼此之間的距離相隔很遠。


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