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发布时间:2019-06-19  分类:新闻世界  作者:admin  浏览:209

撰文/范舟(中国科学院国家天文台)

本文选自《常识便是力气》杂志

在本年2月份,美国国家地理曾宣布一条简略的微博——告知你们一个音讯:大约45亿年今后,咱们的银河系将与接近的仙女星系撞到一同,请咱们做好预备。

截图自微博/@美国国家地理

啥?两个星系磕碰在一同?这听起来比《漂泊地球》中太阳系被吞没还可怕~还有网友戏弄:真是让人忧虑得睡不着觉

那两个星系磕碰在一同会消灭吗?答案或许超乎你幻想,由于它们或许仅仅跳了一场浪漫的“星系华尔兹”,详细怎样回事呢?一同来看

45亿年后的星系华尔兹

假设咱们存在于一个椭圆星系中,然后有人告知你其实咱们现在地点的这个星系是由两个旋涡星系并合构成的,而且早在45亿年前,其间一个星系中的才智生命就对这个星系并合作出了十分准确的预言,你是否会感到震慑呢?

01

发现仙女座星系

这个星系并合的主角之一是咱们身处的银河系,另一位主角便是仙女座星系(梅西耶星表编号31,星云星团新总表编号位NGC 224)。

▲仙女座

之所以叫“仙女座星系”是由于她在天球上的方位在仙女座,视星等3.4等,在无月夜是能够用肉眼看到的。仙女座星系是本星系群中最大的星系,间隔咱们254万光年,其间包括10000亿颗恒星,而咱们人类地点的银河系仅有3000亿颗恒星。

那么这个巨大的星系是怎样发现的呢?

20世纪初,美国天文学家亨利爱塔·勒维特运用造父变星进行天体测距。由于造父变星的光变周期(即亮度改变一周的时刻)和其自身的亮度存在很强的相关性,因而经过丈量光变周期就可得到其本征的亮度,再经过亮度和间隔的平方反比联系求得间隔,因而造父变星的这一特征成为规范烛光。在同一年代,美国天文学家维斯托·斯里弗经过观测天体谱线的多普勒效应发现了天体的红移现象,也便是说该天体在向远离咱们的方向运动。

1923年,美国天文学家埃德温·哈勃经过观测仙女座星系中的造父变星,发现其间隔远超银河系的自身标准,这打破了当时人们普遍认为的整个世界只要银河系巨细的观念。1929年埃德温·哈勃提出了闻名的哈勃规律:由于世界胀大,绝大多数星系都会远离咱们(红移),而星系的退行速度与咱们的间隔成正比,这就意味着世界并非是停止的,而是在胀大。

▲船尾座RS是银河系中最亮的造父变星之一(图片来历/Wiki)

02

星系华尔兹的诞生

但在实践观测中却存在几个破例,比方仙女座星系,并不是远离咱们,而是朝着银河系中心以110千米/秒的速度(扣除了太阳在银河系的旋转速度)而来,这也意味着在未来,很或许这两个星系会磕碰。

咱们都知道,在马路上,两辆轿车相撞的或许性仍是比较大的,之所以如此,是由于在同一条马路上,能够认为是一维空间。假设是在任何方向都能够恣意奔驰的大草原上,两辆轿车相撞的概率就要低得多。那么假如是在三维空间,其磕碰概率就应该低得更多,何况是在这么悠远的间隔——254万光年。空间上的一个细小的视点误差终究就会导致在间隔上的巨大误差,因而两个星系的磕碰看起来仍是十分“难”的一件事。

而真实确认这个磕碰的是美国马里兰州巴尔的摩空间望远镜研究所的科学家罗伊兰德·范德·马雷尔(Roeland van der Marel)和桑姆·托尼·孙(Sangmo Tony Sohn)等人。2002—2010年间,他们运用哈勃空间望远镜,经过长时间的自行(和视野笔直方向的速度)观测,对仙女座星系的不同区域别离进行了详尽观测和核算,成果发现这两个星系在大约40亿年后的磕碰是不可避免的,并合后的星系被称为Mikodeda或许Milkdromeda,便是银河系(Milky Way)和仙女座星系(Andromeda)的英文结合体。2015年5月,《天然》杂志报导了这则新闻,并对这次磕碰进行了数值模仿,一起还运用动画给出了40亿年之后仙女座星系和银河系两个星系的初次“密切触摸”,这就像是两位舞者在华尔兹中的初次牵手。这时假如从地球上看,咱们首要会看到仙女座星系离咱们越来越近,而且看起来越来越大,之后这两个星系简直是擦肩而过,再阅历20亿年,两个星系又会回头再次拥抱,发作显着的并合,终究成为一个巨椭圆星系或许一个巨形盘状星系。

▲哈勃空间望远镜

▲银河系与仙女座星系之间猜测并合的不同阶段(图片来历/NASA,ESA,A.Levay and R.vander Marel(STAcl),T.Hallas,and A.Mellinger)

事实上,仙女座星系现在正在阅历着一场和三角座星系(M33, NGC598)的华尔兹舞蹈。2009年,加拿大赫茨伯格天体物理研究所的艾伦·W.麦康纳奇(Alan W. McConnachie)和合作者们在《天然》杂志上宣布了一篇文章,介绍了核算机数值模仿的这段美好舞蹈的进程:大约在34亿年前这两个星系就由于引力的效果发作了彼此效果,并开端了一段舞蹈,8亿年后三角座星系达到了离互相最近的间隔,在9亿年前达到了最远的间隔,然后回转到现在的方位。在这段美好的华尔兹中,由于激烈的引力潮汐效果,拉扯出了很多的恒星流,弥散在仙女座星系的周围。

▲三角座星系是本星系群的第三大旋涡星系(图片来历/Wiki)

那么星系并合是否会形成恒星磕碰并对地球产生影响呢?

咱们都知道,恒星之间的间隔十分悠远。假如星系彼此并合,恒星磕碰的概率是十分低的,由于星系中恒星的空间散布密度十分低。即便在恒星密度最高的银盘上,比方说间隔太阳最近的恒星—比邻星—间隔咱们约4光年,这个标准相当于1100千米外的一个乒乓球,这个间隔远远超过了太阳自身的巨细。星系并合的进程就类似于两团云雾合并成一团,而恒星之间磕碰的概率简直为零,因而咱们不必忧虑恒星会相撞,可是这两个巨型星系磕碰肯定会让夜空变得反常亮堂。

03

星系并合事情多

盖亚卫星(Gaia)于2013年12月发射,首要用于准确丈量约10亿颗恒星的间隔和运动,以协助科学家创立人类有史以来最准确的银河系/近邻世界图景。运用盖亚卫星的准确丈量,空间望远镜研究所的马雷尔运用盖亚卫星在2018年4月发布的第二批数据,探究了仙女座星系和三角座星系的运动轨道,并一起对仙女座星系和银河系的磕碰进行了模仿,成果发现仙女座星系和银河系的磕碰或许在45亿年后,这比之前运用哈勃空间望远镜数据预估的晚大约5亿年。一起,模仿成果显现两星系旁边面磕碰的概率要比正面磕碰的概率大,也便是说这两个星系正面磕碰的概率并不大。

▲盖亚第一张全天五颜六色图画(图片来历/ESA官网)

但是,仙女座星系并不是第一个和银河系发作磕碰的星系,银河系拥有约60个卫星星系,其间最大的一个是大麦哲伦星系,其恒星数量大约只要银河系的1/10,所以是个小兄弟。近期英国天体物理学家经过核算机模仿发现,在大约20亿年之后,大麦哲伦星系将先和银河系并合,不过这个并合的规划与45亿年后银河系和仙女座星系的并合规划比较,只能算是“小巫见大巫”。

▲世界中星系并合事情比较常见

实践上,在世界中类似于未来仙女座星系和银河系并合的事情十分多,能够说是常见的星系形状之一。哈勃空间望远镜观测了十分多的图画,比方彼此并合中的触角星系、双鼠星系、蝌蚪星系等,因而仙女座星系和银河系的并合仅仅世界这个超大舞池中十分一般的一段华尔兹罢了,而那些亮堂的椭圆星系或许现已阅历过星系并合的进程,似乎每一个都能为咱们叙述一段难以忘怀的美妙故事。

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