在探索宇宙奧秘的征程中,科學家們對星系間的碰撞風險一直保持著高度關注。此前,受早期觀測數據限制,人們對星系運動軌跡的認知存在諸多不確定性,這主要是因為精確測算星系運動所需的距離和速度參數,在宇宙尺度下難度極大,與日常生活中小尺度天體運動預測的簡單性截然不同。
宇宙廣袤無垠,星系間距離動輒以百萬光年計算。1百萬光年,意味著光在宇宙空間中直線傳播1百萬年才能到達。當我們觀測距離地球254萬光年的仙女座星系時,看到的其實是它254萬年前的模樣;若星系距離1000萬光年,觀測到的便是其1000萬年前的狀態。這種時間上的滯后性,給星系運動研究帶來了巨大挑戰。
此次引發廣泛關注的星系碰撞概率更新,核心聚焦于銀河系與仙女座星系(M31)。仙女座星系位于仙女座方向,距離地球約254萬光年。這意味著我們當前觀測到的它的運動狀態,是其254萬年前的真實情況。此前,哈勃空間望遠鏡運用天體測量技術,對仙女座星系的徑向速度和切向速度進行了觀測,發現它正以約110公里/秒的速度向銀河系靠近,這暗示著兩者存在碰撞的潛在可能性。然而,僅依靠早期速度觀測數據,無法準確確定兩者的精確軌道參數和碰撞概率。
為更深入了解銀河系與仙女座星系的相遇風險,研究團隊聯合歐空局蓋亞衛星、哈勃空間望遠鏡以及地面大型射電望遠鏡陣列,對兩者開展了多維度協同觀測與軌道建模。蓋亞衛星與哈勃望遠鏡觀測重點不同,它專注于天體的高精度自行(切向運動)數據,而這正是修正星系軌道模型、精準測算碰撞概率的關鍵數據類型。
觀測結果令人意外,仙女座星系的切向速度存在此前未探測到的偏差。經過最新軌道模型擬合,科學家發現,銀河系與仙女座星系直接正面碰撞的概率大幅下降至不到10%,遠低于此前預測的50%以上。科學家指出,這一概率數值顯著低于預期。早期模型因切向速度測量誤差,高估了兩者軌道的交匯程度,而新觀測數據顯示,兩者運動軌跡偏差比此前認為的更大。
那么,究竟是什么原因導致碰撞概率下降呢?研究給出的答案是,主要源于仙女座星系切向速度的精準測量,以及對兩者暗物質暈相互作用的更全面考量。在這種情況下,銀河系與仙女座星系未來更可能近距離擦肩而過,或在引力作用下發生輕微引力擾動后相互遠離。即便最終發生相互作用,也更可能是溫和的并合,而非劇烈碰撞。由于星系內部天體分布極為稀疏,恒星之間直接碰撞的概率幾乎為零,因此不會出現“末日級”天體災難,這也讓“星系碰撞末日”的擔憂大幅緩解。
為進一步探究軌道偏差對星系演化的影響,科學家利用現有觀測數據建立了多套宇宙學模擬模型。結果顯示,即便兩者最終發生并合,整個過程也將持續超過100億年。作為對比,我們太陽的剩余壽命約為50億年,這意味著在太陽走向消亡之前,銀河系與仙女座星系的并合過程都不會對太陽系造成實質性影響。
科學家強調,此次發現表明,星系間的碰撞并非早期預測的那樣普遍和必然。有時,精準的軌道參數測量會徹底改變對星系相遇風險的認知。這種基于高精度觀測的概率修正,為解釋“宇宙中星系的相互作用模式”提供了重要的實測依據。畢竟,我們目前并不清楚在宇宙中類似銀河系與仙女座這樣的鄰近星系對中,有多少因早期觀測誤差而被高估了碰撞概率。










