仙女星系与银河系相撞会发生什么?

统治心灵


通过银河系与仙女座星系之间的距离(大约254万光年),自己两大星系彼此靠近的速度,科学家们计算出两星系的相撞时间,大约在35亿年之后!

如此遥远的事件,科学家们所做的只有推测,按照目前的运动状态,银河系和仙女座星系确实会在遥远的某一天发生相撞!

但是35亿年的历史实在太漫长了,不排除会出现一些无法预料的宇宙事件“干预”两大星系的相撞!但是,如果银河系和仙女座星系真的在未来某天发生相撞,对我们的太阳系和地球会有什么影响呢?

在我们的印象中,一想到宇宙间的碰撞事件,就会联想到毁灭,会发生爆发出剧烈的能量,延伸至四面八方。从最直观的小行星撞击地球,到中子星的碰撞都是如此!

但是庞大的星系发生相撞时或许不会如此猛烈,而会温柔平稳很多。虽然银河系仙女座星系目前整以110公里/秒的速度靠近,这个速度看上去很大,但相对于星系的浩瀚,这个速度不算什么。

最重要的是,星系不同于各种天体(比如行星,恒星等),星系之间绝大部分都是虚无的空间,这让相撞本身变得不再那么“名副其实”,与其说是“相撞”,不如说是“融合”!

而且银河系与周围的小星系一直在融合当中,不断吞并周围的小星系,这种融合丝毫不影响银河系的稳定性!


宇宙探索


宇宙正在膨胀,而且正在加速膨胀,几乎每一个星系正在远离我们而去。并且,距离我们越远的星系,离去的速度越快。不过,有一个星系是个明显的例外——那就是仙女星系(M31),它正以110公里/秒的速度向我们的星系飞来。而在数十亿年之后,仙女星系将会与银河系碰撞,并开始一段漫长的合并过程。不出意外的话,我们的太阳和地球那时还在,那么,两个星系的碰撞会对太阳系造成什么影响呢?

银河系和仙女星系以及另外50多个星系组成了本星系群,这两个螺旋星系是最大的成员星系。仙女星系的直径约为22万光年,大约是银河系的两倍。虽然宇宙中的绝大部分星系都是在互相离去,但本星系群的星系通过引力作用束缚在一起。

在46亿年前,当我们的太阳系刚刚诞生时,仙女星系与银河系相隔420万光年。数十亿年来,这个距离逐渐缩小,直至目前的254万光年,明显是冲着碰撞来的。但这不是一种正面的碰撞,而是两个星系会相互多次穿越并最终合并。这是因为星系之中的空间较为空旷,恒星很难直接碰撞在一起。

据估计,第一次穿越将在大约30亿年后发生。在第一次相互作用的过程中,太阳系将有12%的几率被弹射出银河系的盘面,然后被转到从银河系中分离出来的潮汐尾流。另外,太阳系有不到3%的几率被完全弹离银河系,并进入仙女星系。

然后,两个星系又再次互相穿越,最终形成一个巨大的恒星群,围绕着一个共同的引力中心。两个星系中心的超大质量的黑洞可能会爆发,成为活跃星系核,吞噬那些落入其中的任何物质。这些相互作用可能会把太阳系推离新星系的外晕,使我们至少远离中心10万光年(目前太阳系距离银心2.6万光年),安全地摆脱中心黑洞。

大约70亿年后,当我们的太阳演化至生命的末期之时,两个螺旋星系最终将合并成一个椭圆形系。而那时的地球早已被成为红巨星的太阳烤焦,很可能不再有生命见证最后的时刻。


火星一号


银河系想象图

仙女星系

据英国《卫报》报道,由美国和德国科学家组成的研究小组称,银河系的质量比先前预计的要大50%,旋转速度也要更快,这意味着银河系对其他星系的引力也更大,因而银河系与包括仙女星系在内的其他星系相撞时间可能比科学家所预计的更早。

  数十亿年后才会相撞

  研究人员表示,银河系一旦与其它星系相遇,碰撞时所产生的超大冲击波将会压缩星系内部的星际气体云团。但幸运的是,这一巨大的灾难只会发生于遥远的未来。德国马普研究院天文学家卡尔-门特恩解释说,碰撞将可能发生于数十亿年之后,虽然两者碰撞的时间比科学家所预测的要早得多,但对于人类来说这一时间仍然是属于遥不可及的未来,不会引起人类的恐慌。

  卡尔和他所领导的国际研究团队利用“甚长基线电波干涉阵列”射电望远镜对银河系进行了精确的测量。银河系在旋转的过程中,某些放射无线电波的部分会向地球方向移动。正是基于此现象,科学家们才可以计算出银河系旋转的速度。

  70亿年后银河系与仙女座星系碰撞

  科学家们记录了来自银河系4个旋臂所发射出来的无线电波,并根据这些无线电波进行测量。经过测量发现,太阳系会随着银河系以大约100万公里/小时的速度旋转,比预期中的要快近17万公里/小时。卡尔认为,“测量结果要求我们必须要重新认识和理解银河系的结构和运行规律。”太阳系距离银河系中心大约为2.8万光年。仙女座星系大约是太阳质量的2700亿倍,距离我们太阳系有200多万光年。银河系的这种高速旋转意味着它的质量应该与仙女座星系相当,比以前的预测要重三分之一左右。卡尔研究团队成员、美国哈佛大学史密森天文物理学中心科学家马克-里德认为,“从此,我们不再认为银河系只是仙女座星系的小妹妹。”  

  天文学家们认为,这次碰撞将会在未来的70亿年之内出现。太阳耗尽最后一丝能量之日,差不多也就是两个星系的碰撞之时。在发生碰撞时,恒星和行星应该不会发生碰撞。相反,星系碰撞后会相互融合,形成一个新的更大的星系。英国剑桥大学天文研究所格里-吉莫尔介绍说,“两者会戏剧性搅活、粘合在一起,最后所有恒星都将死亡,新星系变成一个巨大的死亡星系。目前尚不清楚两者是否会正面相撞。”如果是侧向碰撞的话,还将可能会引起进一步的碰撞。整个碰撞过程可能会持续数百万年时间。根据吉莫尔的说法,这项研究不仅仅提前了银河系死亡的时间,而且还对暗物质研究提供了新的依据。研究发现,银河系中心的暗物质比天文学家们早期的预测要冷得多、密得多。

  研究人员们还表示,一旦确定了银河系旋转速度,那么最终控制这一速度的复杂公式便可确定银河系中所有暗物质的质量。暗物质是我们肉眼所看不到的,但却是迄今为止宇宙中数量最多的物质。所以,这意味着银河系的质量是天文学家以前估计的1.5倍。美国加州大学洛杉矶分校天体物理学家马克-莫里斯说,最新发现意义重大,但并不是有关银河系大小的最终结论。莫里斯没有参加雷德的这项研究。体积更大还意味着银河系和仙女座之间的引力更加强烈。据雷德介绍,天文学家长期预测的银河系和仙女座星系之间的碰撞可能发生得更早,同时侧面碰撞的可能性更小,然而不用担心,毕竟银河系与仙女座相撞至少是几十亿之后的事了。

  碰撞后人类仍可能存在

  如果银河系果真和其它星系发生碰撞,那时候人类可能会仍然存在,他们将看到一个未来完全不同的天空景象。狭长的银河系将会消失,取而代之的是一个由数十亿颗星球组成的巨大隆起。天文学家们日前绘制了一幅更为详细的银河系三维立体图,发现它的宽度比天文学家以前认为的多15%。更为重要的是,银河系的密度更大,质量比天文学家以前认为的多50%。天文学家1月5日在加州长滩市举行的美国天文学会大会上公布了这一最新发现。


稳稳


大约37.5亿年之后,银河和仙女两大星系相互之间会发生潮汐牵引。也就是说,它们之间的相撞是不可避免的,只是会发生在大约40亿年以后。

银河系的质量预计为8.5×101111个太阳质量级,仙女星系的质量约为1.23×101212个太阳质量级。两大星系将在20亿年以后并合,形成一个新的椭圆星系“银河仙女星系”,质量达到2.08×101212个太阳质量级。银河系拥有约2万亿颗星体,加上仙女星系的约5万亿颗星体,并合后的星系将会拥有约7万亿颗星体。这还不包括稍后会被它并合的三角星系。

下面是对于银河系与仙女星系互相作用的预测和模拟:

两大星系将在约30亿年之后相交。从我们的角度看去,仙女星系会从侧面与银河系交会。之后,仙女星系会稍向后退,但两大星系之间会产生一股强大的潮汐力量,形成一个双臂螺旋样式的扩展潮汐尾,就像我们在触须星系中观察到的那样。银河系的暗晕会产生一股拉力,削弱仙女星系的轨道能量。因此,仙女星系只能后退几十万光年的距离。几百万年以后,仙女星系会再次与银河系相交。这一次,两大星系会迎头撞上,经历最后一次的近距离接触。经过1亿年以上的融合,两大星系会最终变成一个椭圆星系,被无数的星壳、星浪和两条扩展的潮汐尾所包围。

乌鸦座内相互作用的触须星系

尽管,这两大并合的星系最终会穿过彼此,再经过几十亿年的时间才最终稳定下来,但这一过程会造就大量星体,并将超新星的形成速度从100年2颗提高到1年1颗!

超重黑洞最终也会出现。银河系的超重黑洞“人马座A”,其质量约为4.31×1066个太阳质量级。2005年,天文学家们预测,仙女星系的超重黑洞P2,其质量约为3-5×1077个太阳质量级。我们姑且假设它为4×1077个太阳质量级。我们知道,在并合的过程中,黑洞的部分质量会以引力波的形式释放出去。尽管并合后的黑洞质量取决于诸多因素,包括两大星系的初始轨道、旋转速度以及与轨道相关的旋转方向,但其最终质量估计约为4.20945×1077个太阳质量级。而并合过程损失的黑洞质量约为221.55万个太阳质量级。


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理论上讲,仙女座星系和银河系,大约会在30亿年后50亿年前相撞,还曾有科学家计算出大约在37.5亿年后开始,这是通过各种望远镜以及大量的天文观测作出的推理论断,可以说将来发生的可能性是极大的,那么当这两个庞大的星系发生相撞之后,会发生什么样的情况呢?我就我所认为的向大家简要科普一下。

首先,我们要知道银河系是拥有1500亿颗恒星的庞大星系,而仙女座星系则更大,普遍认为它比银河系大了一倍,大约拥有3000亿颗恒星,那么我们想象一下,当这样的两个庞大星系相撞的时候,是不是会有无数颗恒星撞在一起,爆炸出璀璨无比的宇宙烟花呢?天文学家们曾经对此做出过精密计算,发现他们直接相撞的几率竟然几乎为零。



这简直是大大出乎人们的预料,为什么会是这个结果呢?其实仔细想一想就应该明白了,恒星的体积虽然十分庞大,但是恒星与恒星之间的空隙则要大的多,比如我们的太阳直径约为140万公里,但是太阳到距离他最近的比邻星则有4.22光年,140万公里的距离对比4.22光年,简直可以忽略不计了,所以当银河系和仙女座星系相撞的时候,绝大多数的恒星都会在相互的距离间穿插而过,直接相撞的可能性真的是很小的。


但是可能性小不代表没有,我认为直接相撞的情况还是会发生一些的,因为两大星系中的恒星分布并不均匀,在我们银河系的银心和仙女座的中心位置,恒星的分布密度远远大于太阳距离比邻星这样的空间密度,其直径一光年的范围内就有成百上千颗恒星,在这样的密度以及两大星系如此庞大的数值之下,直接相撞的情况是有可能发生的,但应该不会很多。

另外有一种情况必须讲一下的是,其实我们的银河系也在不停的吸收一些其他的小星系,银河之所以具有今天这样的规模,也正是因为不断的吸收了一些小星系而形成的,即便是在现在,仍然有一些被银河系撕扯的不成样子的矮星系正在融入银河系中,但是我们并没有看到银河系中发生了什么大不了的事情,而且也并没有恒星撞在一起,所以将来银河系和仙女座星系相撞合二为一的时候,对其中的恒星而言,也许并不会发生什么大不了的事情。

那么按照推理可以预见的会发生些什么呢?应该是两大星系合二为一变成更为庞大的星系,不过在这一过程中,也会有一部分恒星被甩到两大星系之外成为宇宙中的流浪者,而两大星系的中心黑洞会在两大星系的融合过程中吞噬一些恒星,最终这两个星系的中心黑洞会合并到一起,成为一个黑洞,但是在这两个黑洞合并的时候,会产生一场巨大的引力波动荡,不过对这个新形成的庞大星系而言,这也并不是什么要紧的事,其中的所有恒星都会在新的中心黑洞的运转之下趋向于一种新的平衡,最终成为一个平衡运转的星系,就像现在的银河系或者仙女座星系一样。


科普大世界


有人问,既然宇宙是膨胀的,那么星系之间应该互相远离才是,为什么星系之间也会互相碰撞呢?其实,说宇宙是膨胀的,是站在一个大尺度说的。如果我们站在几千万光年的大尺度观测宇宙,宇宙确实是星系在互相偏离。但是,如果我们缩小观测的范围,就会发现更复杂的情况。我可以打一个比喻,假设宇宙的一部分是一个玻璃瓶子,星系就是玻璃瓶子里面的水分子,现在我远离玻璃瓶子,玻璃瓶子相对于我而已,距离在拉远,但是玻璃瓶子里面的水分子依然会互相碰撞。银河系这样等级的星系之上,还有一个超级星系群,超级星系群在控制着包括银河系在内的星系的运动。星系群之中星系的不规则运动是由于万有引力的互相干扰,就如同玻璃瓶子里面的活跃水分子。所以,银河系是会和其他星系发生物质结构之间的碰撞的。

但是,星系之间的碰撞,是静悄悄的进行的,而不是惊天动地的惨烈。计算机模拟做了星系之间碰撞的实验,发现,随着银河系和仙女星系这两个星系的互相渗透和穿越,星系之中的恒星并没有发生直接的碰撞。其实,不仅仅是银河系和仙女星系,在整个宇宙的尺度来看,恒星的之间的直接碰撞都是非常罕见的现象。科学家分析宇宙的数据,发现星系和星系之间的平均距离间隔是100光年,所以星系之间容易碰撞。但是,在一个标准的星系之中,恒星之间的平均距离间隔是10光年,这样看,星系的分布是非常稀薄的。10光年的距离,比一个行星的尺度要大上几千万倍。我可以打一个比喻,假设我们的太阳的体积是一颗核桃,那么距离太阳最近的恒星,大概要距离它2000千米。因此,即使是恒星系之间发生碰撞,恒星之间的直接碰撞的几率,也是微乎其微。唯一可能发生碰撞的区域,就是在恒星系的中心地带,但也概率不大。所以,我们就没有必要杞人忧天了。


怀疑探索者


据观测数据和天文学家的计算表明,银河系与仙女座星系将在30到40亿年之后“相撞”,并融为一体。星系碰撞过程是一个缓慢的过程,一般要花费数百万年的时间才能从相互接触到融为一体达到稳定。

根据天文观测和哈勃望远镜的发现,宇宙中星系碰撞的现象非常普遍,它们间接地为我们提供了星系碰撞的全过程信息。

距离我们4500万光年外,位于乌鸦座,有一个星系名叫触须星系,它为我们展示了星系碰撞的中间过程,两个星系的物质互相渗透进彼此结构中的空旷地带,慢慢填补对方的空缺,逐渐提高了融合后星系的物质密度。

在星系碰撞前期,两个星系会相互来回撕扯对方,将双方原有的结构破坏,甚至完全打乱稳定的悬臂结构,剧烈的引力撕扯甚至可以把星系外围的部分旋臂及星系际物质远远抛出星系。经过几番互相撕扯和摩擦,两星系的中心核渐渐绕转逼近,并在小于临界距离的时候合并,最终形成新的星系核,理论还上会以引力波的形式释放出巨大的能量。在新星系核的引力支配下,两个星系的物质将进行新的排布。

一般来说,由于星系碰撞过程几乎完全破坏了原来星系的结构,从而也破坏了原来空间的引力势分布规律,所以新星系内部的引力势会根据物质的分布产生新的规律,这新的引力势分布一般类似于椭圆星系内部的引力势分布,因而新星系将趋向于形成椭圆星系。


川陀太空


引力是一种长程力,恒星和恒星之间,星系和星系之间,都能感受到对方的吸引。星系之间的距离跟星系大小相比并不是很远,我们的银河系的大小约为十几万光年,仙女星系要更大一些(秋季夜空中肉眼可见的一个模糊光斑),约为22万光年,银河系和仙女星系之间的距离约为250万光年,这俩星系的尺寸和距离也就相当于两个人间隔二十来米的样子,很容易互相吸引、凑到一块的。

星系经常成群、成团的存在,叫做星系群和星系团,银河系和仙女星系属于同一个星系群(叫做本星系群,Local Group,见下图,中心为银河系,左上角标记M31的为仙女星系),本星系群包括五十来个大大小小的星系。作为本星系群最大和第二大的星系,仙女星系和银河系在引力作用下越靠越近,最终合并到一起就并不奇怪了。

不过,这个合并过程用相撞来形容有点不太合适。一是合并过程的持续时间很长很长,估计要几十亿年,这个时间对即使对恒星来说也是相当久的。如果用个简单的比喻,就好像两棵相邻的树慢慢长出枝叶挨到了一起,不能叫做两棵树撞到一起吧。

二是在星系合并的过程中,可能并不会有多少恒星真的迎头撞到一起。因为恒星之间的距离相对于恒星的直径来说非常的远,比如说太阳的直径约为140万公里,离太阳最近的恒星约40万亿公里远,两者相差足有两千多万倍,就好像有两群人,每群中人和人的间距有几万公里远(这个距离相当于一个人站在中国,一个人站在阿根廷,甚至要跑到地球外面去,示意图都不太好画),当这两群人混合到一起的时候,即使跑得很快、努力地互相靠近,人和人之间也不容易真正接触并撞到一起的。

但是正如前面说的,引力是长程力,不用真的撞上也能互相影响的(下图为两个正在合并的星系)。比如可能会产生更多的恒星,如果把恒星的诞生看成绚丽的烟花,星系合并有点像是宇宙在玩焰火。几十亿年后,当我们的银河系和仙女星系两个旋涡星系逐渐合并,可能会产生大量新的恒星,并最终变成一个巨大的椭圆星系。

宇宙浩瀚无垠,个人水平有限,图片来自网络。如有疏漏,请多指教。


乔小海


截止到2013年,还无法确定这场碰撞是否一定发生。仙女座星系相对于银河系的径向速度可以通过对星系中恒星光谱的多普勒效应的观测来测量,但其横向速度 (即自行运动的速度)无法直接测量。这样,虽然我们已知仙女座星系正以每秒120千米的速度向银河系接近,但依然无法得知届时它会和银河系碰撞,还是错过。目前对仙女座星系横向速度的最佳估计是小于每秒100千米,这暗示着星系的暗物质晕将会发生碰撞,而星系盘则可能不会。欧洲空间局计划在2011年将发射一艘新的航天器盖亚,试图通过测量仙女座星系中恒星的位置来精确测定仙女座星系的横向速度。

空间望远镜研究所的弗兰克·萨默斯(Frank Summers)根据凯斯西储大学的克里斯·米霍斯(Chris Mihos)教授和哈佛大学的拉尔斯·赫恩奎斯特(Lars Hernquist)教授的研究制作了描述这一预期事件的计算机图像。

这种星系碰撞在宇宙是相当普遍的。例如一般认为仙女座星系在过去就曾经和其他星系至少发生过一次碰撞。理论上我们的太阳系在这场碰撞过程中也有一定的可能从合并形成的新星系中释放出来,而在星系碰撞的初期甚至有可能成为仙女座星系的一部分。由于恒星间的距离非常遥远,这种事件对太阳系本身不会有什么负面影响(特别是在五六十亿年后太阳将进入红巨星阶段后),对太阳及其行星本身的任何形式的扰动更是非常微小的。


微康酵瘦养生


科学家们一致认为,仙女星系和银河系的相撞不只是一种可能性,而是不可避免的必然。而且不止是仙女星系,三角星系也会与银河系相撞。同样不可避免的还有人工智能启示录,机器人一定会将讨厌的人类彻底消灭。它们一定会幸福地生活下去,并有幸看到三大星系并合成一个更大的星系。但恒星不会与其他恒星相撞,因为彼此之间的距离相隔很远。


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