地球人一直都在遥望仙女座星系。它就像一个在天空中闪耀着的巨大圆盘，其角直径差不多是满月的6倍，极为引人注目。
公元964年，一位波斯天文学家首次对仙女座星系进行描述，将其形容为“一块模糊斑点”；1612年，一位德国天文学家首次将望远镜对准仙女座，并观察到一道“苍白的光”，并且它“越往中心越亮，就像模糊的烛火”；
“恒星天文学之父”威廉·赫舍尔（William Herschel）称其为“大星云”；而对哲学大师伊曼努尔·康德（Emmanuel Kant）来说它是一个“宇宙岛”……不，“是一个星系！”美国天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）于1920年代下了定论。
通过对仙女座星系的观察，人类才意识到银河系不是无垠的，还存在着大量与银河系相似的其他星系。
星表编号为M31的仙女座星系是天文学家迄今研究最多的星系，也是唯一能被完整且清晰观测到的星系——或许正是因为对仙女座星系的热忱不亚于银河系，学界一度不再指望能挖掘出新的内容。
不过最近几年，惊喜纷至沓来：双核星系、巨型核球、过度活跃的“恒星摇篮”、神秘的巨大星协……仙女座星系的新貌以出人意料的方式呈现在世人眼前。“令我们刮目相看了。”法国斯特拉斯堡天文台星系专家皮埃尔-阿兰·杜克（Pierre-Alain Duc）承认。
而令天文学家改变看法的正是以下功臣：斯隆数字巡天（SDSS）、加法夏望远镜（CFHT）、泛星计划（Pan-STARRS）、仙女座全景考古巡天（PAndAS）、仙女座大星系哈勃全色影像国库项目（PHAT）、斯皮策大天区超级焦点照相机巡天计划（SPLASH）……
外围有恒星环包裹。斯皮策空间望远镜的红外摄像头发现，在红外光视野下，仙女座星系面貌焕然一新：它被一个奇怪的恒星环所围绕。
10年来，这些全世界最先进的天文望远镜以及深度探测项目对一个又一个的恒星进行计算。它们最终向世人揭示，仙女座星系与银河系毫无共同之处。
仙女星系才是典型？
“过去50年里，人们一直认为银河系和仙女座星系就像一对双胞胎。如今我们方才明白，要找到两个差异如此之大的旋涡星系实属不易。”法国斯特拉斯堡天文台参与了多次相关探测的罗德里戈·伊巴塔（Rodrigo Ibata）总结道。
“仙女座星系可以说是一个反银河星系。”法国巴黎天文台仙女座星系专家弗朗索瓦·哈默（François Hammer）补充说。问题随之而来：为何在相同环境下形成的两个星系却有如此巨大的差异？
回溯历史或许可以找到答案：不稳定的恒星、双核系统以及星协都说明，银河系这位庞大邻居的演变之路十分坎坷。哈默带领的中法研究小组不久前对这个想法进行了验证。由于数据太多，研究过程并非一帆风顺。“观测数据甚至比参数还多，这在天体物理学中非常罕见。”他解释道。
因此，天体物理学家必须先忽略部分数据以便进行首次模拟，然后再使用另一组数据来实现第二个模型……不断重复，直到能够整合结论并模拟出一个确切的演变情景。“光是描述2400万个粒子的数据便多达1TB。”哈默计算道，“仅仅一个星系悬臂就需要模拟200次！”
基于模拟出的仙女座星系的演变历程，天文学家得以首次解释近年来所观测到的不寻常现象。根据模拟，仙女座星系在30亿甚至20亿年前尚不存在。它所处的位置是两个互相牵引旋转的小型星系。不断碰擦使它们终于互相撞击。而这次灾难性碰撞诞生了如今的仙女座星系。
两者之中较小的星系解体后形成了一个巨大的星协，而较大的那个则产生了散布在整个星系中的星团。这次撞击解释了恒星的乱窜以及巨星协的出现。“我们重现出了一切！核球、悬臂、星系盘、恒星环……所有观测到的内容。”哈默满意地表示。
或许可以就此定论：仙女座星系之所以显得杂乱是因为它形成于一次碰撞，而正因如此仙女座才成为了一个……典型星系！“银河系才是非典型星系！”罗德里戈·伊巴塔强调，“在进行远距离观察时，我们注意到星系的碰撞随处可见。”而银河系的化学成分与结构则显示，它至少在100亿年内没有受到过重大撞击……
与我们近邻的仙女座星系由此证明了星系的形成模式：起初都是些小星系，然后才在与同类星系的不断撞击中逐渐变大。“在此之前，我们所掌握的信息还很粗略：可供近距离观测的样本太少；而在远距离上，尽管星系碰撞随处可见，且有统计数据，但精度欠佳。”罗德里戈·伊巴塔解释道，“仙女座星系将帮我们解开星系的形成之谜！”
而仙女座星系可能还留有一个巨大惊喜。一直以来，研究人员认为，银河系与仙女座星系的命运紧密相连：40亿年后，两个星系或许会相遇并发生撞击，太阳及其行星都会在这场宇宙浩劫中被推向遥远的星系际空间。为了得到确切结果，天文学家还需要突破难关，获得最后一项测量数据：仙女座星系的绝对运动速度。
人们曾认为这种切向速度弱到可以忽略不计，且原先的预测认为仙女座星系和银河系会径直相撞。然而一项基于“盖亚”空间望远镜观测数据的新近估算结果却显示，仙女座星系的绝对运动速度可达57千米/秒。
这意味着它与银河系的碰撞时间将晚于原本的预测。甚至有天文学家认为，两个星系或许根本打不上照面！
终于只剩下最后一个谜团，一个莫大的谜团。
撰文 Mathilde Fontez
编译 陈天涵