一場宇宙列車脫軌事故可能正在我們的未來逼近。仙女座星系，我們銀河系的近親，正朝著我們猛衝過來。如果你知道往哪裡看，你已經可以看到它正在靠近——仙女座大螺旋星系看起來像是一團模糊的汙跡，雖然暗淡但比滿月還要大，出現在北半球夏末和秋季的天空中。在漫長的歲月中，隨著我們鄰近的星系逐漸靠近，它在天空中會變得越來越大，直到它吞噬我們的整個視野——屆時它將與我們的星系發生物理碰撞，在由此產生的合併中引發混亂並拋射出恆星，甚至可能將我們自己的太陽系拋射到星系際空間。
或者這可能不會發生。很難說。
儘管大量研究表明這兩個巨大的結構之間可能發生碰撞——而且多年來肯定不乏關於這種可能性的報道——但星系撞擊絕非不可避免。事實上，一個由歐洲科學家組成的國際團隊對這一觀點提出了質疑。在一篇（尚未經過同行評審的）研究論文中，該論文釋出在預印本伺服器 arXiv.org 上，研究人員表明，當考慮到附近其他星系的影響時，銀河系與仙女座星系相撞的可能性僅為 50% 左右。這是一個相當大的可能性，但遠非確鑿的賭注。
支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保未來能夠繼續刊登關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
雖然仙女座星系主要是朝我們而來，但它也可能向側面移動。如果這種橫向偏移足夠大，該星系可能會與我們擦肩而過。
銀河系是一個扁平的盤狀星系，寬度約為 120,000 光年。它包含數千億顆恆星，以及氣體和塵埃雲、各種各樣的死亡恆星，以及中心的一個非常大的黑洞。它還被一個由古老恆星和不可見的暗物質組成的巨大暈圈所包圍。銀河系的總質量約為太陽質量的 1.5 萬億倍。我們的星系非常巨大。
仙女座星系也大致如此，但質量可能要大 30%。該星系位於廣闊的星系際空間中，距離我們約 250 萬光年。仙女座星系和銀河系是本星系群中最大的兩個成員，本星系群是一個由約 100 個星系組成的小星系團，其中大多數星系都小得多且暗淡得多。接下來兩個最大的星系是三角座星系 (M33)，它距離銀河系約 270 萬光年（距離仙女座星系僅 70 萬光年；它們在夜空中彼此靠近），以及大麥哲倫星雲 (LMC)，它是銀河系的衛星星系，距離我們約 16 萬光年。這四個星系在本星系群中佔據主導地位。
在星系團——由數百或數千個星系組成的大型集合體——中，我們經常看到成員星系發生碰撞。星系之間的引力相互作用可以將它們拉到一起進行宇宙舞蹈，這可能需要近十億年的時間才能完成。兩個相互作用的星系通常首先近距離擦肩而過，然後在稍後的某個時候迴旋並相互撞擊。這兩個星系可以合併，形成一個更大的天體，最終演變成一個棉球狀的橢圓星系。
然而，這種簡單的總結掩蓋了此類事件令人難以置信的混亂。近距離擦肩而過會像拉太妃糖一樣拉伸這對星系，因為每個星系都在引力上抓住另一個星系，拉出被稱為潮汐尾的氣體和恆星流，其長度可達數十萬光年。角動量導致潮汐尾在兩個星系擦肩而過時優雅地彎曲。這個過程也從星系中竊取了軌道能量，使它們減速，掉回彼此併合並。碰撞中涉及的混亂會極大地改變恆星的軌道，將一些恆星拋向銀河系中心，或將它們遠遠拋入銀河系郊區。
更糟糕的是，圍繞星系執行的無數氣體雲非常巨大——有些寬度達數百光年。它們確實會發生碰撞，當它們碰撞時，它們會坍縮並形成大量恆星，從而產生巨大的能量爆發。不僅如此，而且大量的塵埃和氣體可能會被震落，從而猛撲向每個星系中心的超大質量黑洞，堆積在外面形成一個極其熾熱的吸積盤。當所有積累的物質接近其最終墜入黑洞深淵時，它會爆發出比兩個星系中所有恆星加起來還要多的能量。
因此，儘管星系合併需要數億年的時間才能展開，但它們可能是非常引人注目的事件。它們通常不是宜居行星的好去處。
這自然而然地引出了仙女座星系和銀河系是否註定要合併的問題。早期對仙女座星系的研究表明（與宇宙中幾乎所有其他星系不同），它是藍移的，這意味著它正在穿過太空朝銀河系移動。這種運動並非微不足道：該星系正以每秒約 110 公里的驚人速度逼近。
這使得碰撞看起來似乎不可避免。如此快速逼近的東西怎麼可能不會撞擊？答案是，雖然仙女座星系主要是朝我們而來，但它也可能向側面移動。如果這種橫向偏移——天文學家稱之為橫向速度——足夠大，該星系可能會與我們擦肩而過。
問題在於測量這種橫向運動。仙女座星系距離我們很遠，它在天空中的視運動非常小。直到最近，天文學家才能夠測量到這種微小的運動。不確定性仍然很大，但總體橫向速度表明，仙女座星系和銀河系至少會經歷一次近距離擦肩而過。有多近，我們尚無法確定。
新的研究考慮到了這一點。科學家們建立了兩個星系運動的計算機模擬，並將其向前推進以檢視是否會發生碰撞。該團隊採用了與過去其他人不同的方法，反覆執行模擬，每次都稍微更改輸入引數——例如，稍微增加或減少速度——以涵蓋測量數字中的不確定性。
這種方法建立了統計模型，給出了碰撞的可能性。當研究人員僅對銀河系和仙女座星系進行此操作時，他們發現星系碰撞的次數略低於一半。這幾乎就像拋硬幣：正面表示碰撞，反面表示近距離擦肩而過，但避免了實際合併——儘管這種相互作用會導致某種程度上破壞性較小的早期描述的混亂。
這項研究的新穎之處還在於納入了 M33 和 LMC，這兩個星系的質量都足夠大，可以引力影響它們大得多的兄弟姐妹的軌跡。僅包括 LMC 就將碰撞的機率降低到只有 30% 左右——它圍繞銀河系執行，並且在大多數情況下，它基本上將我們拉到側面，足以躲避碰撞。然而，加入 M33 後，它又將我們拉回仙女座星系，再次使我們面臨對等的撞擊機率。
這比不可避免性要好，但可能不那麼令人放心。如果你更喜歡輕鬆呼吸，請注意，如果這場約會真的發生，那也將在大約 80 億年後才會發生。到那時，太陽已經演化過了它的紅巨星階段，烤焦了地球並萎縮成白矮星。我知道，這並不能帶來多少安慰。
另一方面，諸如此類的碰撞和合並是星系如何生長的。銀河系是星系中的一個巨人，它透過本質上是星系吞噬的方式到達這裡。儘管混亂，但未來的合併天體——一些天文學家稱之為“銀河仙女座星系”（Milkomeda）——可能會在一段時間內恢復活力，並在餘波中誕生數百萬顆新恆星。（老實說，我不太喜歡“銀河仙女座星系”（Milkomeda）這個名字，但我無法想到更好的名字。“仙女銀河”（Andromeway）更糟糕。）
還有更黯淡的命運。而且，再次強調，這次碰撞可能根本不會發生。隨著時間的推移，隨著天文學家對仙女座星系進行更多觀測，我們將獲得更好的資料，我們將確切地知道前方等待著我們的是什麼。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。