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碰撞已經開始了:一顆銀河系內的恒星,已進入仙女座星系范圍內
2023/08/03

在浩瀚中的宇宙中,運動是絕對的

即便是在我們看來相對靜止的太陽和星星,也都在圍繞各自的星系中心公轉,既然行星會繞著恒星運動,恒星也會跟隨著星系中心運動,那麼星系是否也在運動呢?

答案是肯定的

銀河系的公轉速度運動速度達到了每秒630公里,其他的星系也以同樣或快或慢的速度運動著,雖然宇宙看起來十分空曠,但由于各自都在運動,有時發生星系碰撞也不是什麼稀奇的事,科學家發現,我們所在的銀河系未來將會與鄰近的仙女座星系發生碰撞,估算的時間大約在37億年之后。

但近日的一項發現表明,兩個星系的碰撞可能在此時就已經開始了。加州大學的天文學家在研究室女座星系團的星系時, 發現了一組天琴座RR變星。

一般來說,大部分的恒星在亮度上都是固定的比如太陽的亮度在為期11年的周期里,才會發生0.1%的變化,但也有部分恒星因為爆發或遮蔽等原因,會在短時間內顯著的改變亮度,天琴座RR型星就屬于脈動變星,光變周期一般在0.2~1.2天。

這類變星的光變規律相對穩定,就像心跳一樣,有著較固定的周期,它還有一個顯著的特質,即所有的天琴座RR型星的平均亮度幾乎是一樣的,也就是說它們的絕對星等是固定的,這就使得從地球上觀測天琴座RR型星的視星等,和它們與地球之間的距離,有著對應的關系。

只要觀測到其中一顆, 就能通過公式計算出這顆恒星以及所在的天體系統和地球的距離。

天琴座RR型星一般分布在球狀星團和銀道面以及銀暈中,見到它們并不稀奇。稀奇的是本次發現的天琴座RR型星, 距離銀河系中心大約100萬光年,但這組變星理論上來說依然處于銀河系的銀暈范圍內,而它的位置幾乎已經在銀河系和仙女座星系的交界處了。

在我們的認知中,銀河系的直徑應該是10萬光年,其實這里的10萬光年并不包括銀河系的外銀暈。

整個銀河系由銀核、旋臂、銀盤以及銀暈組成,其中銀核的物質最為密集,中心厚度達到了2萬光年,從銀核所在的銀盤延伸出了四條旋臂, 我們的地球就位于其中的獵戶旋臂上,整個銀盤和旋臂都被巨大的球狀銀暈包裹著,銀暈又分為外銀暈和內銀暈,內銀暈的直徑約為10萬光年。

銀暈內充滿著大量氣體塵埃,恒星數量較少,僅有的恒星也比較衰老,但銀暈的總品質卻十分龐大, 由于銀盤的氣體和塵埃會吸收電磁波,所以我們目前暫時很難觀測到銀暈完整的組成結構和大小。

此次在百萬光年外發現的銀河系恒星證實了對外銀暈規模的預言,和原有的研究結果結合來看,銀河系和仙女座星系幾乎已經緊貼在一起, 碰撞可能在有些地方已將開始了。

早在18世紀,科學家就察覺出了仙女座星系的存在,但由于當時的觀測技術尚不發達,直到上世紀20年代,天文學家在仙女座星系的外區確認了屬于該星系的恒星,證實了仙女座星系的存在。

憑借著多普勒效應,天文學家認為仙女座星系在向銀河系靠近,并且測量出了徑向速度為每秒鐘120公里, 但此時仍然缺乏其他數據,無法確定它是否會和銀河系發生碰撞,到了2012年,天文學家通過哈勃望遠鏡分析了仙女座星系在2010年至2012年兩年內的運動狀態,最終確定了兩個星系將會發生碰撞的事實。

由于仙女座星系的橫向速度很難精確測量,所以估算出的碰撞時間可能在未來觀測的觀測中出現變化,但碰撞是一定會發生的事, 那麼地球會在其中受到影響嗎?

在我們的認知中,銀河系內的恒星應該是數量龐大且十分密集的,就像夜空中看到的密密麻麻的星星一樣。那麼當兩個星系重合時,一定會導致無數的恒星碰撞在一起,隨后巨量的恒星因碰撞而四分五裂,爆發出難以想象的能量和輻射,整個星系都充斥著天體的碎片,地球和太陽不是被其他天體毀滅就是被碎片毀滅。

事實上,這樣地獄般場景并不會上演

雖然銀河系內的恒星很多,但它的范圍也很大,整個銀河系并不是我們看起來的那麼擁擠,恒星和恒星之間的距離通常都以光年起步,以太陽系為例,距離太陽最近的恒星是4.22光年外的半人馬座α星, 中間的距離足以再塞下3440個太陽系。

這意味著,當星系碰撞真的來臨時,絕大多數的恒星都會互相從空隙中穿過,發生碰撞的幾率可以說是微乎其微,如果20億年后人類還生活在地球上,就可以看到仙女座星系在逐漸向我們靠近。直到發生碰撞的前夕,它幾乎會占據整個夜空。

當碰撞開始時,天空中的銀河在引力作用下慢慢彎曲,直至幾百萬年后和仙女座星系徹底融合在一起, 完成一場宇宙中絢麗的煙花秀。

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