自1912年以來，天文學家一直預測，我們的銀河系將與它最大的鄰居——仙女座星系發(fā)生碰撞，預計這場碰撞將在約45億年后發(fā)生。但最新研究表明，這場被稱為 “銀仙合并”（Milkomeda）的星系碰撞的可能性，比人們此前認為的要低。

乍看之下，這對相距約 250 萬光年的星系似乎必然會相撞。銀河系和仙女座正以約每小時 每秒100公里的速度相向而行。

然而，本星系群（即我們所處的宇宙角落）包含 100 個已知的較小星系。一組天文學家將其中最大的幾個星系——包括大麥哲倫云（LMC）和三角座星系（M33）——納入考量，以研究它們在未來 100 億年里，會對銀河系的命運產(chǎn)生多大影響。

根據(jù)周一發(fā)表在《自然?天文學》雜志上的研究，在考慮本星系群星系的引力作用，并利用哈勃望遠鏡和蓋亞太空望遠鏡的新數(shù)據(jù)進行10萬次模擬后，研究團隊發(fā)現(xiàn)，銀河系與仙女座在未來100億年內(nèi)發(fā)生碰撞的概率約為50%。而此前認為的40億至50億年內(nèi)碰撞的概率，僅約2%。

研究作者稱，銀河系與仙女座的合并將摧毀這兩個星系，最終將它們的螺旋結(jié)構(gòu)變?yōu)橐粋€拉長的星系。研究合著者、英國杜倫大學教授卡洛斯?弗倫克（Carlos Frenk）表示，其他星系的碰撞曾產(chǎn)生 “宇宙煙火”—— 氣體被推向合并殘骸的中心，為中央黑洞提供能量，使其釋放大量輻射，最終不可逆轉(zhuǎn)地落入黑洞。

“直到現(xiàn)在，我們還以為這就是銀河系的宿命，” 弗倫克說，“現(xiàn)在我們知道，我們很有可能避開這個可怕的命運?！?/p>

但研究作者指出，許多未知因素使得預測銀河系的最終命運變得困難。弗倫克警告稱，銀河系在20億年內(nèi)與大麥哲倫云碰撞的可能性更高，這可能從根本上改變銀河系。

大麥哲倫云圍繞銀河系運行，而三角座星系是仙女座的衛(wèi)星星系。

大麥哲倫云的質(zhì)量僅為銀河系的15%左右，但研究團隊發(fā)現(xiàn)，這顆衛(wèi)星星系的引力與仙女座垂直，足以改變銀河系的運動軌跡，從而降低兩個巨大星系合并的可能性。三角座星系的情況類似。

“仙女座的衛(wèi)星星系M33的額外質(zhì)量會將銀河系稍微拉向它，” 研究第一作者、芬蘭赫爾辛基大學天文學家蒂爾?薩瓦拉（Till Sawala）博士說，“但我們也發(fā)現(xiàn)，大麥哲倫云會將銀河系拉離軌道平面，使其遠離仙女座。這并不意味著大麥哲倫云會讓我們免于合并，只是讓合并的可能性降低了一些?！?/p>

此前的研究也假設了未知數(shù)據(jù)的最可能值，例如本星系群星系當前位置、運動和質(zhì)量的不確定性。在這項新研究中，團隊考慮了22個不同的變量（包括這些未知因素），這些變量可能導致碰撞。

“我們進行了數(shù)萬次模擬，這使我們能夠考慮所有的觀測不確定性，” 薩瓦拉說，“因為有太多變量各自存在誤差，這些誤差累積起來，導致結(jié)果存在很大的不確定性，從而得出結(jié)論：在未來100億年內(nèi)，直接碰撞的概率只有50%?！?/p>

在預測80億至100億年后可能發(fā)生的情況時，超過一半的模擬顯示，銀河系和仙女座最初會近距離擦身而過，然后繞回，最終失去足夠的軌道能量而碰撞合并成一個星系。每個星系暈（一個巨大的氣體包層）之間的首次近距離接觸，最終將導致碰撞。

“一般來說，合并很可能引發(fā)強烈的星暴，在此期間會形成許多新恒星，隨后年輕恒星爆炸和新活躍的超大質(zhì)量黑洞會引發(fā)強烈的輻射期，最終完全停止恒星形成，” 薩瓦拉說，“幾十億年后，原來的銀河系和仙女座的所有痕跡都將消失，殘骸將成為一個幾乎沒有特征的橢圓星系?！?/p>

在其他模擬中，兩個星系交叉而過，沒有相互干擾。

悉尼大學天文研究所天體物理學教授杰蘭特?劉易斯（Geraint Lewis）認為，三角座星系和大麥哲倫云的引力影響這一結(jié)果很有趣。他此前曾撰寫過關(guān)于仙女座與銀河系潛在碰撞的研究。

“我們未來無法確定碰撞是否一定會發(fā)生，但這清楚地表明，人們常說的‘碰撞將摧毀銀河系和仙女座’的說法，并不像人們想象的那么明確或確定，” 劉易斯說，“但即使不是正面碰撞，而是近距離接觸，兩者之間的引力撕扯也可能讓這兩個大星系陷入糟糕的狀態(tài)?！?/p>

哈佛—史密森天體物理中心理論與計算研究所博士后斯科特?盧基尼（Scott Lucchini）表示，雖然考慮大麥哲倫云對銀河系的引力影響很重要，但新研究中最重要的方面是對不確定性的考量。

“在這里，他們從星系位置、速度和質(zhì)量的不確定性中取樣，以獲得不同結(jié)果的相對概率，” 盧基尼在電子郵件中寫道，“這確實為我們描繪了未來可能發(fā)生的全貌?！?/p>

盧基尼說，星系充滿了復雜性：它們的形狀會扭曲，相互作用會改變軌道，還會以不同方式失去質(zhì)量。這些復雜性使得預測變得困難。

研究作者在新論文中寫道，這本質(zhì)上讓銀河系的命運 “完全未知”。

不過，薩瓦拉表示，蓋亞太空望遠鏡將于2026年夏季提供更多數(shù)據(jù)，這些測量結(jié)果將縮小仙女座在天空中移動速度和方向的部分不確定性。

研究人員稱，太陽的命運可能比星系的運動對地球的未來影響更大。

我們的太陽已有45億年歷史。根據(jù)美國國家航空航天局（NASA）的說法，當它在50億年后開始消亡時，會膨脹成一顆紅巨星，吞噬水星、金星，甚至可能吞噬地球。

“簡而言之，太陽的終結(jié)對我們星球的影響，遠比與仙女座的碰撞嚴重得多，” 薩瓦拉說，“雖然合并意味著銀河系的終結(jié)，但不一定意味著太陽或地球的終結(jié)。盡管我們的研究也表明，此前聲稱能精確預測合并后太陽系命運的研究顯然為時過早，但一般來說，星系合并期間恒星或行星之間的碰撞極其罕見。太陽的終結(jié)是確定的，而我們的研究表明，銀河系的終結(jié)絕非必然?！?/p>

薩瓦拉說，雖然團隊沒有詳細模擬大麥哲倫云與銀河系的合并，但他們發(fā)現(xiàn)，這兩個星系在未來20億年內(nèi) “幾乎肯定” 會發(fā)生合并，這與此前的研究一致，但影響可能比銀河系與仙女座的合并更輕微。

“銀河系與大麥哲倫云的合并不會摧毀我們的星系，但會深刻地改變它，尤其會影響我們的中央超大質(zhì)量黑洞和星系暈，” 弗倫克在電子郵件中寫道。他也是2019年一篇關(guān)于潛在合并的論文的合著者。