"就目前而言,關于我們銀河系即將毀滅的斷言似乎被大大夸大了。"
這是科學家們在重新審視一個我們曾以為是必然結果的可能性后得出的結論:巨人們終將相撞 —— 銀河系與仙女座星系之間的碰撞。
由赫爾辛基大學的天體物理學家蒂爾·薩瓦拉(Till Sawala)領導的一個科學家團隊計算出,在未來100億年內,這兩個星系發生碰撞的幾率非常接近50%。
換句話說,兩個星系相撞的可能性,與它們像永恒宇宙之夜中的船只一樣彼此擦肩而過的可能性一樣大。
"我們并不是說之前的計算是錯誤的 —— 恰恰相反,當我們從相同的假設出發時,我們重現了早期的結果," 薩瓦拉告訴媒體。
"然而,我們現在發現,先前關于銀河系-仙女座星系碰撞的預測只是多種可能性之一。當然,本星系群的命運并非混亂無序 —— 有了更好的數據,關于銀河系和仙女座是否會合并的問題將會有一個明確的答案,因此我們的研究肯定不會是這個問題的最終定論。"
多年來,科學家一直預測銀河系與仙女座星系將在約45億年后發生碰撞。這兩個星系預期的融合被戲稱為"Milkomeda"(銀河仙女星系),并曾被認為是幾乎不可避免的。
然而,在這個宇宙的小角落里,并非只有銀河系和仙女座星系。它們屬于一個以銀河系為中心、半徑約500萬光年的小星系群,稱為本星系群(Local Group)。銀河系和仙女座是其中最大的成員,但在模擬未來時,還需要考慮不少其他天體的存在。
薩瓦拉和他的同事利用了哈勃太空望遠鏡和蓋亞空間望遠鏡的最新數據,以及對本星系群中四個質量最大的天體(銀河系、仙女座星系、三角座星系M33和大麥哲倫云LMC)的最新質量估計。
然后,他們著手運行未來100億年的模擬,通過添加或移除星系來觀察這如何改變結果。
"幾乎所有的天體物理學,實際上包括我自己以前的所有工作,都專注于試圖理解過去 —— 我們如何走到今天,以及為什么。這有充分的理由,但我認為思考未來也同樣令人著迷," 薩瓦拉解釋道。
"最初,我的動機是了解更廣闊的宇宙環境對銀河系-仙女座星系相遇的潛在影響,但正如我們所展示的,即使在相對簡單的三體或四體系統中,實際上也存在大量的復雜性和不確定性。"
他們的結果表明,M33和LMC的存在顯著改變了銀河系與仙女座星系碰撞的概率。當只有這兩個大型旋渦星系時,在大約不到一半的模擬運行中發生了合并。
加入M33后,合并概率增加到三分之二。去掉M33而加入LMC則產生相反的效果,將概率降低到三分之一。
當所有四個星系都存在時,銀河系與仙女座星系在100億年內合并的概率略高于50%。
"我們發現基本上有兩種結果類型," 薩瓦拉說。
"要么銀河系和仙女座星系在它們的首次相遇(第一次'近心點')時就足夠接近,使得兩個暗物質暈之間的動力學摩擦會將軌道拖向最終的合并(這很可能發生在100億年之前);要么它們首次相遇時距離不夠近,這種情況下動力學摩擦不起作用,它們之后仍能相互繞行很長很長時間。"
之所以選擇100億年的時間框架,是因為它遠超過原先預測發生合并的時間范圍,但試圖看得越遠,預測就變得越困難。這是因為一些不可預測的其他因素可能會起作用;展望得越遠,這些因素出現的可能性就越大。
然而,這遠非此事的最終結論。盡管我們現在擁有相當好的數據,但持續的觀測和未來的儀器將能夠更精確地測量本星系群中天體的運動和質量,從而為未來更詳細的模擬提供信息。
"我們工作的主要結果是,關于我們銀河系未來的演化及其最終命運,仍然存在顯著的不確定性," 薩瓦拉說。
"當然,作為一名工作的天體物理學家,最好的成果是那些能激勵未來研究的成果。我認為我們的論文既為更全面的模型,也為更精確的觀測提供了動力。"
這項研究已發表在《自然·天文學》雜志上。
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