仙女星系为什么被有些人称为“星系杀手”?


大约在20亿年前,当我们的祖先连细胞结构都没有的时候,银河系外发生了一起壮观的“血案”。

在此之前,银河系的身边本来还有一个小型星系。

结果,这个星系就这样轻轻松松被大卸八块之后,被活活吞掉了。

而这个杀手正是仙女星系。而这次可能并不是它第一次“进食”了。

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。它的体积是银河系的2倍多。

仙女星系,名字虽然好听,但它却是一头猛兽,在吞完那个可怜的星系之后,银河系将是它的下一顿美餐。

现在它正以300km/s的速度向我们的银河系奔来,而且因为两者间的引力,实际上由于两者间的万有引力吸引,它是加速向我们靠近的。

根据天文学家的计算,大于37.5亿年以后,两个星系将发生正面碰撞。

假如到时候,我们的地球还存在,在漫长的几亿年实践中,我们头顶的夜空将会慢慢出现下面的景象:

不过,不用担心两个星系的相撞会给地球造成什么影响。因为到辣个时候,我们的地球早就已经被太阳给吞噬,说不定我们到时已经站在另一个星系的新地球上,欣赏这场天文奇观了。

类似这样的星系碰撞合并在宇宙中其实是经常上演的。仙女星系与银河系相撞之后,两者都是扁平星系,两者相撞之后将变成一个椭圆星系。

而这个过程需要漫长的30亿年。

银河系、仙女星系融合过程。

辣么,这个新星系,你想叫它什么名字呢?

河仙星系?银女星系?


科学重口味


我们的银河系是一个纵横16万光年的巨大星系,其中包含1000~4000亿个恒星,可谓是个庞然大物了,但是我们银河系的邻居仙女座星系,规模又比我们的银河系大了一倍,当然他也不是最大的星系债务我们银河系所出的本超星系团中,m87星系是最大的星系,银河系和仙女座星系加起来,也不到m87星系的1/10,然而m87星系也并非宇宙中已知最大的星系,目前这一桂冠属于IC 1101星系,这个球状星系直径竟然有600万光年!至少拥有100万亿颗恒星,是银河系和仙女座星系的数千倍。


这些星系生来就这么巨大吗?当然不是的,它们都是通过与其他星系的不断碰撞融合逐渐长大的,拿我们的银河系来说,一般认为银河系最初的时候要比现在小得多,但是他通过不断的吸收兼并周围的小型星系,渐渐的扩张到了如今的规模,在这一过程中,他很可能已经吃掉了周围数百个星系,即便在今天,仍然有好几个小星系正在被银河系吞噬,他们最终都将成为银河系的一部分。



在我们银河系的外围有着两个卫星星系,它们就是大麦哲伦和小麦哲伦星系了,这两个星系在级别上比银河系要小一些,属于矮星系,距离地球为16万光年和19万光年,也就是和银河系的直径差不多,此时的它们正在被银河系的强大引力场牵制吸引,最终它们也将融入银河系中,所以银河系也将会变得更大。

在更远的距离上,就是我们银河系的邻居仙女座星系了,这个更大规模的星系此刻也正向着银河系奔来,不过这个家伙来者不善,因为它的体量比银河系还要大了一倍,当它和银河系相撞的时候,实际上也相当于银河系被它吃掉了。



仙女座星系比银河系还大了一倍,在它的形成过程中,其吞噬掉的星系比银河系更多,因此说它为“星系杀手”也并不为过,不仅是将来银河系会被它吞噬掉,我们所能目视的最远的天体三角座星系,最终也会被它吞噬掉,就是说在我们的银河系,大麦哲伦和小麦哲伦星系,仙女座星系和三角座星系这些星系所在的这片空间区域中,最终都将由仙女座星系统一。


不过这个时间还远得很,目前银河系和仙女座星系正以每秒钟290公里左右的速度靠近,然而两者相距约256万光年,所以两者开始接触的时间也要在30到50亿年后,之后的碰撞融合会来回进行多次,等到两者完全融合到一起,那也就是几百亿年后的事情了。

而在两者相撞之前,比银河系距离仙女座星系更近的三角座星系很可能会提前和仙女座星系相撞,所以在仙女座星系和银河系相撞的时候,很可能会连带着三角座星系一起相撞,而届时银河系也将兼并了大麦哲伦和小麦哲伦星系,所以到时候很可能是这几大星系都将融合到一起,这样的惊天大碰撞会上演什么样的绚丽天象呢?



很多朋友都会想到几大星系过万亿颗恒星系统撞击到一起,这片空间势必会成为一片火海,然而科学家们的碰撞实验,发现根本不是这样,美国天文学家在超级电脑上做过银河系和仙女座星系相撞的模拟实验,发现两大星系恒星相撞的几率基本为0,就是说几乎没有一颗恒星会撞到一起,这是因为这两大星系包含的空间实在太大了,恒星的体积相对于这两大星系来说又实在太小了,所以恒星基本上并不会撞击到一起,那么即便三角座星系和大麦哲伦小麦哲伦星系加进来,情况也不会有大的改变,其实相对于星系来说,恒星就像烟雾中的烟尘颗粒,当几团烟雾飘到一起的时候,只会成为一团烟雾罢了。



如果届时地球上还有人类存在的话,那么人们将发现天空中的星体数量变多了,如此而已!


人类的方向


以前的天文学课本都这么写的:离我们250万光年远的仙女座星系(Andromeda Galaxy),是我们本银河系(Milky Way)的2到3倍大」,如今一种新的测量工具显示,我们不必妄自菲薄,仙女座星系其实与我们大致相同。这个发现将会改写所有的天文学书籍。

太空网( Space.com)报导,国际射电天文研究中心(ICRAR)的新研究表明,仙女座星系比太阳重800亿倍(有800亿个恒星),与银河系的恒星数大致相同。

以往的研究是透过望远镜观测仙女星系,从观测照片中的细节去评估星系的范围,随着望远镜性能的提升,我们看到更多仙女星系的细节,结果是仙女星系变得愈来愈大。如今研究人员改利用重力换算法,他们测量逃离星系所需速度,更能精确地计算仙女座星系的质量。

西澳洲大学的普拉杰瓦.卡夫里(Prajwal Kafle)解释:「当火箭射入太空时,它必须要有足够的速度脱离引力,这称为『宇宙速度』(cosmic velocity),脱离地球的第2宇宙必须达到每秒11.2公里,才能克服地球的引力。至于要脱离银河系,则需要每秒550公里(第4宇宙速度),我们应用这种基础概念,反向推测仙女座星系的质量。」

声明表示,以往我们高估了仙女座星系暗物质(Dark matter)的数量,使评估值出错。

暗物质目前还是宇宙之谜,不过我们确定它具有引力效应,而且数量非常庞大,大约是我们看的到的物质(恒星、行星、星云、宇宙尘埃,占宇宙质量的5%)的3倍多,占宇宙质量达到258%(更大比例的是暗能量,达到70%)。这些看不见的暗物质稳定了我们星系的结构,因此被认为是将星系聚集在一起的「胶水」。

卡夫里说:「我们检查仙女星系高速恒星的轨道,发现它的暗物质含量不需要原原本设想的那么多,暗物质可能只有原先推测的三分之一,也因此仙女星系大约与我们银河系一样的大小。」

卡夫里接着说:「这个发现彻底改变了我们对自身,与本星系群(直径大约1000万光年的宇宙范围)的理解,我们曾以为仙女座星系最巨大,我们排名第2,但现在情况已经改变,原来银河系与仙女座星系差不多大。」

位在仙女座「膝盖」上的仙女座星系,梅西尔星表名列M31,它是一个巨大的螺旋星系,也是唯一可以用肉眼看到的银河系外物体。也是本星系群当中,另一个大型的星系,除它以外,其他的星系都比我们银河系小的多。

小型望远镜所拍摄的仙女星系,是个星空中模糊的光点,以前曾经以为它是星云,或是疏敌星团。(图/台北市天文馆)

在望远镜中观看仙女星系是非常优美的,它就像浮在宇宙中巨大的恒星岛,而且它的构造与我们银河系非常类似,恒星数量也差不多,令人不禁猜测,在仙女星系里,是否也有另一群高智慧生命,也在观看我们的银河系。

40亿年后,仙女星系将逼近我们银河系,天空会变得相当壮观。右为我们的银河系,左为仙女星系。(图/NASA)

虽然我们与仙女星系之间有230万光年的距离,不过天文学家发现,受到重力影响,2个巨大星系正逐潮在接近中,大约40亿年后,仙女座星系就会笼罩我们的夜空,与我们银河系融在一起。研究人员说,以前认为比我们巨大的仙女座星系,会「吞噬」我们银河系,但新的研究结果将修正两大星系间碰撞的结果。不过可以确定的是,届时夜空中星星的数量将会多上一倍。


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仙女座星系( 也称为梅西埃31、M31或NGC 224,是一个离地球约250万光年的螺旋星系,也是离银河系最近的主要星系。它的名字源于它出现的地球天空区域,仙女座。

斯皮策太空望远镜2006年的观测显示,仙女座星系包含大约1万亿颗恒星,是银河系估计值2000至4000亿颗恒星的两倍多仙女座星系的质量估计约为银河系的1.76倍(约0.8 - 1.5×10¹²太阳质量,而银河系的质量为8.5×10¹¹太阳质量),尽管2018年的一项研究发现仙女座星系的质量与银河系大致相同。仙女座星系横跨大约220000光年,是该区域中最大的星系,也是三角星系和其他小星系的所在地。

银河系和仙女座星系预计将在大约45亿年后碰撞,合并形成一个巨大的椭圆星系或一个大的圆盘星系。3.4级的仙女座星系是最亮的梅西埃天体之一,即使从中度光污染的地区看,也能在没有月亮的夜晚从地球上肉眼看到。

对仙女座星系延伸光环的研究表明,它与银河系大致相当,光环中的恒星通常是“贫金属的”,而且随着距离的增加,这种情况越来越严重。这一证据表明这两个星系遵循相似的进化路径。在过去的120亿年中,它们可能已经聚集并同化了大约100 - 200个低质量星系。仙女座星系和银河系延伸光环中的恒星可能延伸了两个星系之间距离的近三分之一。

这就是仙女座被称为“星系杀手”的原因吧。



双重核心

众所周知,M31在其中心有一个致密的星团。在大型望远镜中,它给人的视觉印象是,一颗恒星嵌在周围更加扩散的凸起中。1991年,哈勃太空望远镜被用来拍摄仙女座星系的内核。核心由两个组成,由1.5秒( 4.9英寸)的间隔分开。较亮的称为P1,偏离星系中心。P2在星系的真正中心,包含一个黑洞,物质在它周围的速度分散被测量为≈160公里/秒。

有人提出,如果P1是围绕中心黑洞的偏心轨道上的恒星圆盘的投影,那么可以解释观察到的双核。偏心率如此之高,以至于恒星会停留在轨道末端,形成恒星的汇聚区。P2还包含一张由热光谱A级恒星组成的“星盘”。A星在更红的滤光器中并不明显,但是在蓝光和紫外光中,它们占据了仙女座核心的主导地位,导致P2看起来比P1更突出。

虽然在最初发现时,人们假设双核中较亮的部分是被仙女座星系“吞噬”的较小星系的残余物,但这已不再被认为是可行的解释,主要是因为由于中央黑洞的潮汐引力干扰,这样的星系核心寿命会非常短。虽然如果P1有自己的黑洞来稳定它,这个问题可以部分解决,但是P1中恒星的分布并不表明在其中心有一个黑洞。



离散源

显然,到1968年底,仙女座星系还没有检测到X射线。 1970年10月20日的一次天文气球飞行为仙女座星系的可探测硬X射线设定了上限。 SWIFT BAT全天空测量成功探测到来自距离星系中心6弧秒的中心区域的硬X射线。超过25 keV的辐射后来被发现来自一个名为3XMM J004232.1+411314的单一来源,并被确定为一个双星系统,在这个系统中,一个致密的物体(中子星或黑洞)从一颗恒星中聚集物质。

从那时起,利用欧洲航天局( ESA) XMM-Newton轨道天文台的观测,在仙女座星系发现了多个X射线源。假设这些是候选黑洞或中子星,它们将进入的气体加热到数百万克拉文并发射X射线。中子星和黑洞主要通过测量它们的质量来区分。NuSTAR太空任务的一项观测活动在银河系中发现了40个这类物体。

大约有460个球状星团与仙女座星系有关。这些星系团中最大的星系团,被称为Mayall II,绰号为球状星团,其亮度高于当地星系团中任何已知的球状星团。它包含数百万颗恒星,亮度是银河系已知最亮的球状星团半人马座欧米茄的两倍。球状一号(或G1 )有几颗恒星,其结构对于普通球状恒星来说太大。因此,一些人认为G1是一个矮星系的残余核心,在遥远的过去被仙女座吞噬。最明亮的球状星团是位于西南臂东半部的G76。另一个巨大的球状星团,名为037-B327,在2006年被发现,被仙女座星系的星际尘埃严重“染红”,被认为比G1和该区域最大的星团还要大;然而,其他研究表明,它的性质实际上与G1相似。

与银河系球状星团不同,仙女座星系球状星团的年龄范围要大得多:从像银河系一样古老的系统到更年轻的系统,年龄在几亿到五十亿年之间。

2005年,天文学家在仙女座星系发现了一种全新的星团。新发现的星团包含数十万颗恒星,类似于球状星团中的恒星数量。它们与球状星团的区别在于,它们大得多——宽几百光年——密度低几百倍。因此,在新发现的扩展星团中,恒星之间的距离要大得多。

2012年,在仙女座星系中发现了一个微型类星体,这是一个小黑洞发出的无线电脉冲。原始黑洞位于银河中心附近,通过欧洲航天局的XMM-Newton探测器收集的数据发现,随后由美国航天局的快速伽马射线爆发任务和钱德拉X射线天文台、超大阵列和超长基线阵列观察到,微类星体是仙女座星系内第一个观察到的,也是银河系外第一个观察到的。



卫星星系

像银河系一样,仙女座星系也有卫星星系,由14个已知的矮星系组成。最著名和最容易观测到的卫星星系是M32和M110。根据目前的证据,M32似乎在过去曾与仙女座星系近距离相遇。M32可能曾经是一个更大的星系,其星盘被M31移除,并且在核心区域经历了恒星形成的急剧增加过程,持续到最近的过去。

M110似乎也与仙女座星系相互作用,天文学家在仙女座星系的光环中发现了一股富含金属的恒星流,这些恒星似乎已经从这些卫星星系中剥离出来。M110确实包含一条布满尘埃的轨道,这可能表明最近或正在形成恒星。 M32也有年轻恒星出现。

2006年,人们发现九个卫星星系位于与仙女座星系核心相交的平面上;它们不是如独立交互所预期的那样随机排列的。这可能表明卫星有一个共同的引力来源。

与银河系的碰撞

仙女座星系正以每秒110公里的速度接近银河系。随着太阳以大约225公里/秒的速度绕星系中心轨道运行,相对于太阳以大约300公里/秒的速度接近地球。这使得仙女座星系成为大约100个可观察到的蓝移星系之一。仙女座星系相对于银河系的切向或侧向速度相对于接近的速度要小得多,因此它预计在大约40亿年后会与银河系直接碰撞。碰撞的一个可能结果是,这些星系将合并成一个巨大的椭圆星系,甚至可能是一个巨大的圆盘星系。这样的事件在星系群中很常见。发生碰撞时地球和太阳系的命运目前尚不清楚。在星系合并之前,太阳系被逐出银河系或加入仙女座星系的可能性很小。


军机处留级大学士


没事,到时候流浪银河就是了


吴小可2


仙女系正以每小时100万公里的速度朝银河系方向前进 大约40亿年后会两大星系合并


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