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Feb. 19 2019

銀河系終將撞上「鄰居」仙女座星系,到時會迸出什麼?

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  • 銀河系終將撞上「鄰居」仙女座星系,到時會迸出什麼?

先前我們已經知道,銀河系即將與鄰近的仙女座星系發生碰撞,但蓋亞(Gaia)太空望遠鏡最新觀測結果顯示,碰撞發生的時間和方式將和先前的預測有所不同!

在這張由加州「史維基瞬變探測器」(Zwicky Transient Facility)最新發布的影像中,被稱為梅西耶31(Messier 31)的仙女座星系發出閃亮耀眼的光芒。PHOTOGRAPH BY ZTF/D. GOLDSTEIN AND R. HURT (CALTECH)

我們所處的星系銀河系(Milky Way),註定會和鄰近的最大星系──由眾多閃耀恆星所組成的仙女座星系發生碰種,這在物理學上已經是眾所周知的大災變。天文學家還知道,當太空塵埃消散後,兩個星系的樣貌將與先前大不相同:在發生第一次接觸的10億年後左右,兩個星系將合併形成一個更大的橢圓星系。

但是,歐洲太空總署(European Space Agency)的蓋亞太空望遠鏡對仙女座星系內的恆星所進行的最新測量,改變了對於碰撞發生時間和方式的預測。

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↑↑↑↑↑三分鐘看見一億顆恆星:
2015年1月,美國航太總署發布了由哈伯望遠鏡所拍攝有史以來最大的仙女座星系影像。影像工作者戴夫.阿奇德米朱克(Dave Achtemichuk)藉由一步步放大這張令人難以置信的影像,創作了這段令人難忘的互動體驗影片。

根據天文學家在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)上的報告,原本預估在39億年後會發生的碰撞,大約會再延遲6億年;而且天文學家預測不會是正面撞擊,而是從側面擦撞──就像撞上鄰居的車子後照鏡那樣。

「整體的情況並沒有太大的差異,」該篇論文的作者──太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)的羅伊蘭德.范德.馬雷爾(Roeland van der Marel)這麼說:「但確切的軌道路徑的確有所不同。」

這算是好消息嗎?聽起來碰撞仍然在所難免

的確是無法避免。目前距離我們250萬光年的仙女座星系,正以每小時近40萬公里的速度衝向銀河系。

自1912年,維斯托.斯里弗(Vesto Slipher)首度將望遠鏡瞄準仙女座星系,並測量該星系的運動之後,天文學家就已經知道這件事了。(但他當時並不知道M31是個星系,當時普遍的認知是它只是銀河系內的星雲。當然,斯里弗的計算顯示這樣的想法得被修正)。

後來,天文學家利用哈伯太空望遠鏡估算了仙女座星系的橫向運動,這個橫向運動會決定兩個星系是會迎頭撞擊還是側身擦過。2012年,范德.馬雷爾和他的團隊根據觀察結果,預測銀河系和仙女座星系大約會在39億年後迎頭撞上──但他們最近才修正了此項預測。

「雖然在某種程度上,這只是對我們先前所知的情形作出小幅修正,但這還是很有趣。」加州大學聖克魯斯分校(University of California, Santa Cruz)的布蘭特.羅伯遜(Brant Robertson)說道。

蓋亞與哈伯的觀測結果有什麼不同?

蓋亞仔細觀測了仙女座星系中1084顆最亮的恆星,並測量了這些恆星的運動。接著,范德.馬雷爾和他的團隊用這些觀測結果的平均值,首次計算了仙女座星系的自轉速率,同時重新估算仙女座星系的橫向運動。

華盛頓大學(University of Washington)的朱莉安娜.達爾坎頓(Julianne Dalcanton)表示,在這麼遙遠的距離外「觀測到仙女座星系的橫向運動是極其困難的事」。

研究團隊利用電腦模型加上這些最新的觀測數據,重新計算仙女座星系的運動軌跡。當他們將時間快轉,就發現仙女座星系的運動方向和先前所預測的略微不同,會以更偏側的角度往銀河系接近,因此要更晚才會發生碰撞,而且更像是會側面擦撞,而不是正面撞擊。

最新的預測顯示,最初的撞擊會發生在45億年後──達爾坎頓說這並不讓人訝異。

「由於我們討論的是數十億年後的事,」她說:「因此即使只對目前運動速度做微小變化,在『快轉』數十億年後,也會有很大的不同。」

那麼,這場星系撞擊的戲碼將會如何上演呢?

在第一次近距離接近時,這兩個星系的距離大約會是42萬光年遠,星系閃亮的盤面在這麼遠的距離之外,還不會產生任何交互作用。但是星系周圍包覆了大量的暗物質,當銀河系和仙女座星系互相飛掠而過時,暗物質暈會困在一起。

↑↑↑↑↑101科學教室:黑暗的宇宙:
在外太空所有偉大的未知事物中,宇宙的黑暗部分可能是最神秘的了。現在就讓我們透過影片,一起來了解暗能量和暗物質的基礎知識,以及科學家如何研究這宇宙中我們幾乎無法察覺的部分。

范德.馬雷爾說:「這會產生摩擦力,導致星系的運動速度減緩並失去能量,然後兩個星系會一起倒退。」

換句話說,銀河系和仙女座星系會一起U型回轉,並發生真正的碰撞,接著會穿過彼此後再迅速回轉,然後撞擊再度發生。這樣的過程將一而再、再而三地上演,直到最後無數次的碰撞將兩個星系形塑成為單一星系。

這對地球來說代表什麼?

正如原本預測的那樣,對45億年後仍存在地球上的任何生命形式來說,星系合併其實沒什麼大不了的。太空非常遼闊,而恆星之間的距離相當遙遠,即使星系相撞,個別的恆星也很少會真的撞在一起。

「我們會發現地球仍然繞著太陽公轉,只是是在一個大型的橢圓星系裡,軌道的方向也更為隨機。」范德.馬雷爾說。

另外,這場宇宙燈光秀將讓我們頭頂的天空變得相當壯麗。當兩個星系相互接近時,仙女座星系會在夜空中變得愈來愈大,最後會在銀河系的重力拉扯下扭曲成變形的螺旋狀。然後,隨著星系開始回轉撞在一起時,被壓縮的氣體將讓許多新恆星形成。

范德.馬雷爾說:「那個時候的天空看起來真的會很美。」

問題是,地球表面是否還有任何東西存在呢?到那個時候,太陽將步上恆星演化的下一個階段,逐漸變成紅巨星。此時,太陽會愈變愈亮並且向外膨脹,將水星和金星吞噬,並讓地球成為一顆焦炭般的行星。

撰文:NADIA DRAKE

編譯:林宇威

延伸閱讀:發現宇宙第一代恆星?真相大揭密!黑洞這麼「貪吃」,最後會被「撐死」嗎?

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