天文學(xué)家普遍認(rèn)為，我們的銀河系正處于與鄰近的仙女星系相撞的軌道上。據(jù)預(yù)計(jì)，這場并合將在約50億年后發(fā)生，屆時，這兩大旋渦星系，將融合為一個新的橢圓星系。但現(xiàn)在，天文學(xué)家開始動搖了。

在一項(xiàng)新發(fā)表于《自然·天文》的研究中，一個研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合了哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（HST）和蓋亞天文衛(wèi)星（Gaia）的觀測數(shù)據(jù)中的不確定性，以及其他鄰近星系的引力影響，對這兩個星系以及它們最重的衛(wèi)星星系在未來100億年內(nèi)的演化過程進(jìn)行了模擬。

模擬結(jié)果表明：銀河系和仙女座系在未來50億年內(nèi)碰撞的可能性其實(shí)非常低，只有2%；它們在未來100億年內(nèi)碰撞并合的概率僅為50%左右。

這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了過去認(rèn)為“碰撞幾乎是必然”的主流看法。

無法避免的碰撞？

銀河系和仙女星系正處于相撞軌道的這個觀點(diǎn)，可以追溯到一百多年前。天文學(xué)家通過測量仙女星系的徑向速度——也就是沿著我們視線方向的運(yùn)動速度——發(fā)現(xiàn)它正朝我們靠近。這個速度是通過光的顏色變化，即“多普勒頻移”來測量的。

但星系在天空中也會發(fā)生側(cè)向漂移，這種橫向的運(yùn)動被稱為“自行”或“橫向速度”。而這種側(cè)向運(yùn)動非常難以探測，尤其是對于那些相距數(shù)百萬光年的星系來說。早期的研究通常假設(shè)仙女星系的橫向運(yùn)動非常小，這使得一場未來的正面碰撞看起來幾乎是必然的。

新研究的不同之處

在新的研究中，研究人員并非是采用了任何新的數(shù)據(jù)，而是重新審視了哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（HST）和蓋亞（Gaia）任務(wù)提供的現(xiàn)有觀測數(shù)據(jù)。他們將觀測數(shù)據(jù)中的不確定性納入了考量，而不是像過去那樣，只采用它們最可能的取值。

他們模擬了數(shù)千種銀河系和仙女星系的可能路徑，并且每次都對初始條件（如速度和位置）進(jìn)行微小調(diào)整。當(dāng)采用與早期研究相同的假設(shè)時，他們確實(shí)得到了與之前相同的結(jié)果；但他們進(jìn)一步探索更廣泛的可能性。

銀河系和仙女星系是本星系群的主要成員。除了這兩大旋渦星系外，本星系群還包含了大約100個已知的小型星系，并可能還擁有其他尚未發(fā)現(xiàn)的星系。

因此，在新的研究中，研究人員加入了兩個很可能影響銀河系與仙女星系的未來路徑的星系：一個是大麥哲倫云，這是一個正在向銀河系靠近的大型衛(wèi)星星系；另一個是M33，也稱為三角星系，它圍繞仙女星系運(yùn)行。

新研究首次將三角星系的引力效應(yīng)納入考量，這是一個圍繞仙女星系運(yùn)行的星系。（圖/ESO）

這些伴星系會通過引力牽引，改變主星系的運(yùn)動軌跡：M33會輕微地將仙女星系向銀河系方向“推”，從而增加并合的可能性。而大麥哲倫云則使銀河系的運(yùn)動方向偏離仙女星系，從而降低了碰撞的可能性。

綜合考慮這些因素后，研究人員發(fā)現(xiàn)，在大約一半的模擬場景中，銀河系與仙女星系在未來100億年內(nèi)不會發(fā)生并合。

未來的可能命運(yùn)

研究人員表示，即使碰撞真的發(fā)生，這一幕也很可能發(fā)生在70到80億年后的時間里，比之前預(yù)測的要晚得多。

如果它們沒有并合，那么它們可能會在引力牽引下形成一個漫長而緩慢的軌道，相互繞行，成為彼此的“近伴星系”，但永遠(yuǎn)不會真正相撞。這是一種更溫和的結(jié)局，但依然會改變我們對銀河系遙遠(yuǎn)未來的理解。

其他星系的圖像展示了銀河系與仙女星系未來可能經(jīng)歷的三種情境：遠(yuǎn)距離掠過、近距離掠過，以及碰撞與并合為一個新星系。（圖/NASA/ ESA）

接下來會發(fā)生什么？