在100多年前,许多当时最伟大的天文学家和物理学家仍然认为银河系是整个宇宙中唯一的星系。直到20世纪20年代,埃德温·哈勃才明确地指出仙女座大星云实际上是一个独立于我们银河系的星系。
而且我们现在知道仙女座不仅是离银河系最近的大星系,而且还在向我们移动。据估计,在未来的几十亿年里,仙女座星系和我们的银河系将会在一次巨大的星系碰撞中融合在一起。那么届时会是什么样子?我们的太阳系是否会安全无恙?
螺旋星系的合并会创造一个更大的椭圆星系
对我们来说,在银河系内部,除了看到星座的变化比现在稍微快一些,以及伴随星系合并而来的恒星形成和超新星爆发之外,我们不会感受到任何不寻常的事情发生。因为星际空间十分广阔,例如,仙女座的一颗恒星进入冥王星的太阳轨道的几率大约是千万分之一。这个几率十分小!
但是对于我们银河系以外的人来说,如果他们能在数亿年以后的时间里观察到这场碰撞,肯定会看到特别壮观的景象。
他们将见证宇宙中最大的灾难之一:两个大小差不多的大星系发生合并。尽管仙女座星系比银河系稍微大一点,但两个星系的合并足以让任何一个星系中巨大的螺旋结构被摧毁。合并成一个更大的椭圆星系。
通过对星系、气体、尘埃和暗物质的了解,我们可以非常详细地模拟这次碰撞将会发生什么。而且我们已经在宇宙的其他地方看到了大型星系合并的图像。哈勃太空望远镜拍摄了许多相互作用的星系影像,让我们看一下星系碰撞会发生什么?
银河系和仙女座星系碰撞会发生什么
在相互作用的早期阶段,两个星系呈现出了非常大的倾角,虽然星系的圆盘还没有接触到有一块,但两个星系已经在红外波段下表现得非常明亮,因为两个星系之间的引力相互作用导致整个星系中恒星形成的速度大幅增加。
但随后,两个星系圆盘将开始互相融合,创造出类似上图中的景象。数万光年大小的气体、尘埃振荡很容易导致一些中中子星发生合并、白矮星爆发超新星爆发。恒星的形成速度比以往任何时候都要快,星系的结构会在可见光下被尘埃阻挡,但在红外线中会发出明亮的光芒。
紧接着,一旦这两个星系发生第一次互相穿越,星系的螺旋结构会被彻底破坏。就像上图中的景象一样,恒星和气体会在两个星系之间构成一个桥梁把星系连接起来,而巨大的尘埃带将会显示出星系的扭曲程度。明亮的蓝色和红色,分别是年轻炽热的恒星和电离的恒星形成区域,这些区域都将在合并的过程中大量出现。虽然上图中这一对相互作用的星系的质量略低于银河系和仙女座星系,但物理学的定律保持不变,银河系和仙女座合并也大致是这个样子的。
紧接着它们在引力的作用下会再次靠拢,两个星系的旋臂将会变得更加宽泛和扭曲,甚至可能会发生180度大转弯,就像上图中两个星系的旋臂一样。在合并的过程中,这两条摆动的旋臂的长度是原星系长度的两倍多。
但是,尽管合并的过程中存在扭曲和物质分布的混乱,但是这一切最终都会在引力的作用下尘埃落定。
正如上图所示,两个星系的核心最终会合并成一个新的核心,在碰撞中散布的绝大多数物质会沉淀下来,重新回到新的、甚至更大的物体上,随着时间的推移,物质会沉淀成一个巨大的椭圆星系。
总结:我们的太阳系会安然无恙,天空会发生一些变化
因此,即使地球上所有的生命不能看到以后的星系合并,但是我们现在仍然可以知道银河系的未来。由于恒星之间的距离广阔,大部分恒星都会互相穿过,并不会发生膨胀,因此我么你的太阳系依然可以安然无恙,只不过我们的天空会跟现在大不相同!恒星位置发生变化,出现大量新生蓝色恒星,超新星爆发更加频繁,天空更加明亮。