在100多年前,許多當時最偉大的天文學家和物理學家仍然認為銀河系是整個宇宙中唯一的星系。直到20世紀20年代,埃德溫·哈勃才明確地指出仙女座大星雲實際上是一個獨立於我們銀河系的星系。
而且我們現在知道仙女座不僅是離銀河系最近的大星系,而且還在向我們移動。據估計,在未來的幾十億年裡,仙女座星系和我們的銀河系將會在一次巨大的星系碰撞中融合在一起。那麼屆時會是什麼樣子?我們的太陽系是否會安全無恙?
螺旋星系的合併會創造一個更大的橢圓星系
對我們來說,在銀河系內部,除了看到星座的變化比現在稍微快一些,以及伴隨星系合併而來的恆星形成和超新星爆發之外,我們不會感受到任何不尋常的事情發生。因為星際空間十分廣闊,例如,仙女座的一顆恆星進入冥王星的太陽軌道的機率大約是千萬分之一。這個機率十分小!
但是對於我們銀河系以外的人來說,如果他們能在數億年以後的時間裡觀察到這場碰撞,肯定會看到特別壯觀的景象。
他們將見證宇宙中最大的災難之一:兩個大小差不多的大星系發生合併。儘管仙女座星系比銀河系稍微大一點,但兩個星系的合併足以讓任何一個星系中巨大的螺旋結構被摧毀。合併成一個更大的橢圓星系。
通過對星系、氣體、塵埃和暗物質的了解,我們可以非常詳細地模擬這次碰撞將會發生什麼。而且我們已經在宇宙的其他地方看到了大型星系合併的圖像。哈勃太空望遠鏡拍攝了許多相互作用的星系影像,讓我們看一下星系碰撞會發生什麼?
銀河系和仙女座星系碰撞會發生什麼
在相互作用的早期階段,兩個星系呈現出了非常大的傾角,雖然星系的圓盤還沒有接觸到有一塊,但兩個星系已經在紅外波段下表現得非常明亮,因為兩個星系之間的引力相互作用導致整個星系中恆星形成的速度大幅增加。
但隨後,兩個星系圓盤將開始互相融合,創造出類似上圖中的景象。數萬光年大小的氣體、塵埃振蕩很容易導致一些中中子星發生合併、白矮星爆發超新星爆發。恆星的形成速度比以往任何時候都要快,星系的結構會在可見光下被塵埃阻擋,但在紅外線中會發出明亮的光芒。
緊接著,一旦這兩個星系發生第一次互相穿越,星系的螺旋結構會被徹底破壞。就像上圖中的景象一樣,恆星和氣體會在兩個星系之間構成一個橋梁把星系連接起來,而巨大的塵埃帶將會顯示出星系的扭曲程度。明亮的藍色和紅色,分別是年輕熾熱的恆星和電離的恆星形成區域,這些區域都將在合併的過程中大量出現。雖然上圖中這一對相互作用的星系的質量略低於銀河系和仙女座星系,但物理學的定律保持不變,銀河系和仙女座合併也大致是這個樣子的。
緊接著它們在引力的作用下會再次靠攏,兩個星系的旋臂將會變得更加寬泛和扭曲,甚至可能會發生180度大轉彎,就像上圖中兩個星系的旋臂一樣。在合併的過程中,這兩條擺動的旋臂的長度是原星系長度的兩倍多。
但是,儘管合併的過程中存在扭曲和物質分布的混亂,但是這一切最終都會在引力的作用下塵埃落定。
正如上圖所示,兩個星系的核心最終會合併成一個新的核心,在碰撞中散布的絕大多數物質會沉澱下來,重新回到新的、甚至更大的物體上,隨著時間的推移,物質會沉澱成一個巨大的橢圓星系。
總結:我們的太陽系會安然無恙,天空會發生一些變化
因此,即使地球上所有的生命不能看到以後的星系合併,但是我們現在仍然可以知道銀河系的未來。由於恆星之間的距離廣闊,大部分恆星都會互相穿過,並不會發生膨脹,因此我麼你的太陽系依然可以安然無恙,只不過我們的天空會跟現在大不相同!恆星位置發生變化,出現大量新生藍色恆星,超新星爆發更加頻繁,天空更加明亮。