當我們在觀測宇宙中的星系時,如果它正在向我們接近,那麼它發出的光就會比正常情況更藍(藍移),如果它正在遠離我們而去,那麼它發出的光就會比正常情況更紅(紅移),這被稱為“多普勒效應”,通過對這種現象的觀測,天文學家就可以推測出某一個星系相對于我們的運動狀态。
“仙女”撞“銀河”
早在20世紀,天文學家就通過這種方法發現,仙女座星系正在向我們銀河系接近,由于通過“多普勒效應”隻能觀測到縱向速度,而不能觀測橫向速度,因此天文學家遲遲不能确定仙女座星系到底是與銀河系“擦肩而過”,還是會與銀河系發生碰撞。
直到2012年,天文學家才通過由哈勃太空望遠鏡提供的海量觀測數據确定了仙女座星系的橫向速度,然後得出了一個結論:仙女座星系正在徑直向我們銀河系“沖”過來,預計在未來會與銀河系發生碰撞,并最終與銀河系合并。
要知道仙女座星系比銀河系還要大很多,其直徑約為22萬光年,擁有的恒星數量可達1萬億顆,如此巨大的星系将在未來與銀河系合并,實在是令人吃驚。
仙女座星系還需要多久才會與銀河系合并?對于這個問題,一個常見的答案就是大約37.5億年之後,這也符合我們的認知,畢竟仙女座星系與我們的距離高達254萬光年。然而有一種觀點卻認為,銀河系和仙女座星系的合并已經開始了,這是怎麼回事呢?
其實這種觀點是根據一項名為“AMIGA”的研究項目提出來的,“AMIGA”主要緻力于觀測仙女座中的電離氣體吸收圖,其研究結果顯示,仙女座星系擁有一個巨大的“光暈”(halo)。
所謂“光暈”是指彌散在星系外圍的一種球狀結構,其中的絕大多數物質都是離子化的氣體,由于這些物質非常稀疏并且輻射極低,很難直接觀測到,因此研究人員就隻能利用位于仙女座星系“背後”的43個類星體進行間接觀測。
類星體是已知宇宙中最亮的天體,它們超高的亮度使其在上百億光年外都能被我們觀測到,而當它們發出的光線穿過星系的“光暈”時,就可能被“光暈”中的物質部分吸收。
通過觀測類星體的這種光線變化,研究人員就可以估算出星系的“光暈”到底有多大,觀測結果表明,仙女座星系的“光暈”比之前預計的要大很多,其延伸範圍可以高達200萬光年。另一方面來講,銀河系也有“光暈”,根據研究人員的估算,銀河系的“光暈”直徑可達銀河系扁平主體的50倍。
由此可見,所謂的“銀河系和仙女座星系的合并已經開始了”,其實是指位于銀河系和仙女座星系外圍的“光暈”已經開始合并了,而實際上,這兩大星系的主體合并,仍然是大約37.5億年之後。
太陽系未來的命運會如何?要知道太陽系的命運,我們需要先來了解一下銀河系和仙女座星系的合并過程,以下為天文學家根據觀測數據描繪出的模拟場景(以地球為觀測點)。
現在的場景。
20億年之後,仙女座星系已經在天空中變得非常大。
37.5億年之後,仙女座星系的主體抵達銀河系。
38.5億年之後,銀河系和仙女座星系開始互相穿過彼此,在此過程中,兩個星系中原本處于引力平衡狀态的星雲物質在受到擾動之後開始形成新的恒星。
39億年之後,恒星的形成達到峰值,在地球上可以看到非常壯觀的星空。
40億年之後,銀河系和仙女座星系完成了第一次“穿過彼此”,兩個星系都被巨大的潮汐力“拉伸”得扭曲變形。
51億年之後,銀河系和仙女座星系已經多次穿過彼此,曾經的星系結構已經消失不見,此時的天空中會出現兩個明亮的巨型結構,它們分别是銀河系和仙女座星系的核心結構(也稱為“核球”)。
70億年之後,銀河系和仙女座星系合并成了一個巨大的橢圓星系,一切歸于平靜,此時在地球上看到的夜空,将被這個星系明亮的核心結構占據。
我們可以看到,上述的過程雖然在整體上令人感到震撼,但實際上卻是經曆了長達30多億年的時間,也就是說,這是一個非常緩慢而漸進的過程,屆時的太陽系并不會遭到猛烈的沖擊,當然了,這也并不代表太陽系就肯定可以安然地度過這段時期。
在銀河系和仙女座星系的合并過程中,會出現星系級别的引力擾動,基本上所有的恒星都會脫離原有的運行軌道,太陽當然也不例外。
所以太陽系可能會面臨的最大風險就是與其他的恒星(或者大質量的天體)發生直接碰撞,不過星系中的恒星密度其實是非常低的,在銀河系中,平均每260立方光年才有一顆恒星,而仙女座星系的恒星密度也差不多,因此可以說,發生這種事件的可能性幾乎為零。
假如屆時太陽系中還有人類生存,那對于他們而言,就存在着三種更可能發生的風險,一是太陽與其他的恒星在彼此引力的作用下互相接近,最終形成雙星(或者多星)系統,這樣太陽系就可能不再宜居。
二是其他的恒星近距離掠過太陽系時,其引力會影響到太陽系内的各種天體的運行軌道,這樣就可能造成太陽系内的天體發生頻繁的天體撞擊事件,進而威脅到人類的生存。
第三種風險則是,太陽系可能會沿着一個新的軌道進入星系的核心區域,而我們都知道,星系的核心區域是不适合生命生存的。
當然了,如果人類真的可以再發展37.5億年,那麼屆時人類的科技水平應該會高得令現在的我們無法想象,相信他們完全有實力掌控太陽系未來的命運,能夠從容地應對太陽系可能會面臨的風險。
好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見。
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