新论文展示40亿年后银河系和仙女座星系会如何碰撞

在大约 40 亿年之后,我们地球所在的银河系将与邻近的仙女座星系发生碰撞。艺术家利用哈勃太空望远镜对宇宙深空的观察,构想了碰撞可能会产生的画面。宇宙正在膨胀和加速,由于受到周围暗物质引力的约束,彼此相邻的星系之间的碰撞就会发生。

近日,由 Riccardo Schiavi, Roberto Capuzzo-Dolcetta, Manuel Arca-Sedda 和 Mario Spera 联合撰写的论文中,详细介绍了仙女座和银河系之间会如何碰撞合并。

我们在浩瀚宇宙中的邻居–仙女座星系(M31),是一个螺旋星系,也是在 Local Group(包括银河系在内的星系群)中最大的一个星系。M31比银河系更重,部分原因是保持银河系引力束缚的超大质量黑洞几乎是银河系的33倍。

仙女座和银河系这两个星系,正在慢慢地走向对方–我们知道这一点已经有一段时间了。1912年,美国天文学家维斯托-斯利弗发现,这个星系正在向我们走来。许多观测和修正改善了我们对这一过程的理解,现在,研究人员对这种星系迁移和碰撞有了新的认识。

在构建这类模型中,首先要预估星系中的“粒子”数量,然后我们需要定义银河系和仙女座的形状,并让它们的位置尽可能的接近现实。M31 对银河系有点有点倾斜,它朝向我们的速度大约是110公里/秒,这是细节的一个重要部分。另一个重要的信息是与它们的距离–我们今天知道的距离是780Mpc(780兆帕秒)。把所有这些都考虑进去,然后就有了这个新模型。

在一切都尽可能接近现实的情况下,天文学家可以对碰撞和合并进行模拟。银河系和仙女座将在43亿年后开始碰撞,100亿年后完全合并。该团队还估算了凝聚后会留下什么样的信号。结果显示,留下的发射只有像 LISA 这样足够敏感的引力波探测器才能探测到。

这张插图显示了我们的银河系和邻近的仙女座星系之间预测合并的一个阶段,因为它将在未来几十亿年内展开。在这张代表37.5亿年后地球夜空的图片中,仙女座星系(左)充满了视野,并开始用潮汐拉力扭曲银河系(来源:美国宇航局;欧空局;Z. Levay和R. van der Marel,STSCI;T. Hallas;和A. Mellinger)。

根据NASA之前的模拟结果,碰撞将在40亿年后开始,而最近的模拟结果表明,等待时间可能更长,为40-50亿年。根据NASA同样的结果,所有的恒星都不太可能发生碰撞。可能的情况是,许多系统,如我们的系统将被推到不同的轨道上。SMBHs的合并会给恒星带来什么变化,目前还是未知数。

这项研究发表在《天文学与天体物理学》上。

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