45億年后的星系華爾茲

                          2021年06月24日
                          發現仙女座星系
                          20世紀初,美國天文學家亨利愛塔·勒維特利用造父變星進行天體測距。由于造父變星的光變周期(即亮度變化一周的時間)和其自身的亮度存在很強的相關性,因此通過測量光變周期就可得到其本征的亮度,再通過亮度和距離的平方反比關系求得距離,因此造父變星的這一特征成為標準燭光。
                          仙女座
                          在同一時代,美國天文學家維斯托·斯里弗通過觀測天體譜線的多普勒效應發現了天體的紅移現象,也就是說該天體在向遠離我們的方向運動。
                          1923年,美國天文學家埃德溫·哈勃通過觀測仙女座星系中的造父變星,發現其距離遠超銀河系的本身尺度,這打破了當時人們普遍認為的整個宇宙只有銀河系大小的觀點。
                          哈勃空間望遠鏡
                          1929年埃德溫·哈勃提出了著名的哈勃定律:由于宇宙膨脹,絕大多數星系都會遠離我們(紅移),而星系的退行速度與我們的距離成正比,這就意味著宇宙并非是靜止的,而是在膨脹。
                          星系華爾茲的誕生
                          但在實際觀測中卻存在幾個例外,比如仙女座星系,并不是遠離我們,而是朝著銀河系中心以110千米/秒的速度(扣除了太陽在銀河系的旋轉速度)而來,這也意味著在未來,很可能這兩個星系會碰撞。而真正確定這個碰撞的是美國馬里蘭州巴爾的摩空間望遠鏡研究所的科學家羅伊蘭德·范德·馬雷爾和桑姆·托尼·孫等人。
                          銀河系與仙女座星系之間預測并合的不同階段(圖片來源:NASA)
                          2002-2010年間,他們利用哈勃空間望遠鏡,通過長期的自行(和視線垂直方向的速度)觀測,對仙女座星系的不同區域分別進行了細致觀測和計算,結果發現這兩個星系在大約40億年后的碰撞是不可避免的,并合后的星系被稱為Mikodeda或者Milkdromeda,就是銀河系和仙女座星系的英文結合體。
                          2015年5月,《自然》雜志報道了這則新聞,并對這次碰撞進行了數值模擬,同時還利用動畫給出了40億年之后仙女座星系和銀河系兩個星系的首次“親密接觸”,這就像是兩位舞者在華爾茲中的首次牽手。
                          三角座星系是本星系群的第三大漩渦星系(圖片來源:Wiki)
                          事實上,仙女座星系現在正在經歷著一場和三角座星系(M33, NGC598)的華爾茲舞蹈。2009年,加拿大赫茨伯格天體物理研究所的艾倫·W·麥康納奇和合作者們在《自然》雜志上發表了一篇文章,介紹了計算機數值模擬的這段美妙舞蹈的過程:大約在34億年前這兩個星系就由于引力的作用發生了相互作用,并開始了一段舞蹈,8億年后三角座星系達到了離彼此最近的距離,在9億年前達到了最遠的距離,然后回轉到目前的位置。在這段美妙的華爾茲中,由于強烈的引力潮汐作用,拉扯出了大量的恒星流,彌散在仙女座星系的周圍。
                          那么星系并合是否會造成恒星碰撞并對地球產生影響呢?
                          宇宙中星系合并事件比較常見
                          我們都知道,恒星之間的距離非常遙遠。如果星系相互并合,恒星碰撞的概率是非常低的,因為星系中恒星的空間分布密度非常低。即使在恒星密度最高的銀盤上,比如說距離太陽最近的恒星—比鄰星—距離我們約4光年,這個尺度相當于1100千米外的一個乒乓球,這個距離遠遠超過了太陽本身的大小。星系并合的過程就類似于兩團云霧合并成一團,而恒星之間碰撞的概率幾乎為零,因此大家不用擔心恒星會相撞,但是這兩個巨型星系碰撞肯定會讓夜空變得異常明亮。
                          來源:知識就是力量公眾號
                          六月婷婷七月丁香