银河系和仙女座星系会碰撞吗？

　　一场宇宙火车失事可能在我们的未来迫近。

　　仙女座星系，银河系的孪生兄弟，正以每秒110公里的惊人速度向我们飞来。如果你知道在哪里看的话，你已经可以看到它来了——仙女座的巨大螺旋看起来像一个模糊的斑点，微弱但比地球夏末和秋天天空中的满月要大。在漫长的时间里，当我们的邻近星系靠近时，它将在天空中变得越来越大，直到它吞没我们的整个视野——那时它将与我们的星系发生物理碰撞，产生混乱，并在合并中将恒星分开，甚至可能将我们的太阳系喷射到星系间空间。

　　或者这可能不会发生。这很难说。

　　尽管许多研究表明这两个巨大的结构之间存在潜在的碰撞——当然，多年来也不乏关于这种可能性的报道——但银河系的碰撞绝不是不可避免的。事实上，一个由欧洲科学家组成的国际团队对这一观点提出了质疑。在预印服务器arXiv.org上发表的一篇(尚未经过同行评审的)研究论文中，研究人员表明，当考虑到附近其他星系的影响时，银河系与仙女座星系相撞的几率只有50%左右。一个不错的机会，但远不是一个确定的赌注。

　　银河系是一个平坦的盘状星系，大约有12万光年宽。它包含了数千亿颗恒星，还有气体云和尘埃云，各种各样的死恒星，在它的中心还有一个非常大的黑洞。它还被一个巨大的由古老恒星和看不见的暗物质组成的光环所包围。银河系的总质量大约是太阳质量的1.5万亿倍。我们的星系是巨大的。

　　仙女座星系也差不多，尽管它的质量可能要大30%。这个星系位于广阔的星系间空间，距离我们大约250万光年。仙女座星系和银河系是本星系群中最大的两个成员，本星系群是一个由大约100个星系组成的小星系群，其中大多数都要小得多、暗淡得多。接下来的两个最大星系是三角座星系(M33)，它距离银河系约270万光年(距离仙女座只有70万光年;它们在夜空中靠得很近)，以及大麦哲伦星云(LMC)，它是银河系的卫星，距离我们大约16万光年。这四家公司主导着本地集团。

　　在星系团中——由数百或数千个星系组成的大型集合——我们经常看到星系中的成员发生碰撞。星系之间的引力相互作用可以把它们拉到一起，在一场宇宙之舞中，这可能需要10亿年的大部分时间才能完成。一对相互作用的星系通常首先近距离通过，然后绕回来，一段时间后相互撞击。两者可以合并，形成一个更大的物体，最终形成一个棉球形状的椭圆星系。

　　然而，这个简单的总结掩盖了这样一个事件所带来的令人难以置信的混乱。一个近距离的通过可以像太妃糖一样拉伸这对星系，因为每个星系都有引力抓住另一个，吸引气体和恒星流，称为潮汐尾，可能有数十万光年长。当两个星系相互摆动时，由于角动量的作用，潮汐尾巴优雅地弯曲起来。这个过程也会从星系中窃取轨道能量，使它们减速，向彼此回落并合并。碰撞产生的混乱会极大地改变恒星的轨道，把一些恒星抛向银河系中心，或者把它们抛到银河系的郊区。

　　更糟糕的是，星系中环绕的无数气体云非常巨大，有些甚至有数百光年宽。它们很可能发生碰撞，当它们发生碰撞时，它们会坍缩并形成许多恒星，产生巨大的能量爆发。不仅如此，大量的尘埃和气体可能会被驱逐，坠落到每个星系中心的超大质量黑洞，在星系外堆积，形成一个内部热的吸积盘。当所有积累的物质接近黑洞的最终吞噬时，它所释放出的能量比两个星系中所有恒星的总和还要多。

　　因此，尽管星系合并需要花费亿万年的时间才能展开，但它仍然是非常引人注目的事件。它们通常不是适合居住的星球。

　　这自然提出了仙女座星系和银河系是否注定要合并的问题。对仙女座星系的早期研究表明(与宇宙中几乎所有其他星系不同)它是蓝移的，这意味着它正在穿过太空向银河系移动。这个动作也不微妙;它正在以每秒110公里的速度靠近。

　　这使得看起来碰撞是不可避免的!这么快的东西怎么可能不命中呢?答案是，虽然仙女座菌株主要朝着我们的方向移动，但它也可能向另一边移动。如果这种横向移动——天文学家称之为横向速度——足够大，银河系可能会错过我们。

　　问题是测量横向运动。仙女座离我们很远，它在天空中的运动非常小。直到最近，天文学家才能够测量到这种微小的运动。不确定性仍然很大，但总的横向速度表明，仙女座和银河系至少会经历一次近距离的擦肩而过。但有多接近，我们还不能说。

　　新的研究考虑到了这一点。科学家们创建了两个星系运动的计算机模拟，并及时运行它们，看看是否发生了碰撞。该团队采用了与以往不同的方法，一遍又一遍地进行模拟，每次都稍微改变输入参数，例如，增加或减少速度，以覆盖测量数字中的不确定性。这种方法建立了这样的统计模型，给出了碰撞的可能性。当研究人员只对银河系和仙女座星系进行这样的研究时，他们发现这两个星系相撞的几率略低于一半。这几乎就像抛硬币一样:正面意味着碰撞，反面让我们擦肩而过，但避免了实际的合并——尽管这种相互作用会导致上述混乱的破坏性较小的版本。

　　这项研究的另一个新发现是，M33和LMC都被纳入其中，它们的质量都足以对比它们大得多的兄弟姐妹的轨道产生引力影响。如果只考虑大麦哲伦星系，碰撞的几率就会降低到30%左右。它围绕银河系运行，在大多数情况下，它基本上会把我们拉到刚好能避免碰撞的一边。然而，把M33也算进去，把我们拉回到仙女座，再一次给出了撞击的几率。

　　这比不可避免要好，但也许不能让人非常放心。如果你想更轻松地呼吸，请注意，这种幽会不会发生——如果有的话——大约还要再过80亿年。到那时，太阳将经过红巨星阶段的演化，煮熟地球，收缩成一颗白矮星。我知道，这不是什么安慰。

　　另一方面，像这样的碰撞和合并是星系成长的方式。银河系在星系中是一个彪形大汉，我们来到这里，本质上是由于星系自相残杀。尽管如此，未来合并的天体——一些天文学家称之为星宿——可能会在一段时间内恢复活力，在此之后会诞生数百万颗新星。(说实话，我不是Milkomeda这个名字的粉丝，但我想不出更好的名字了。仙女座更糟糕。)

　　还有更糟糕的命运。同样，这可能根本不会发生。随着时间的推移，天文学家对仙女座进行了更多的观测，我们将获得更好的数据，我们将确切地知道前方究竟是什么。