在探索宇宙奥秘的征程中,科学家们对星系间的碰撞风险一直保持着高度关注。此前,受早期观测数据限制,人们对星系运动轨迹的认知存在诸多不确定性,这主要是因为精确测算星系运动所需的距离和速度参数,在宇宙尺度下难度极大,与日常生活中小尺度天体运动预测的简单性截然不同。
宇宙广袤无垠,星系间距离动辄以百万光年计算。1百万光年,意味着光在宇宙空间中直线传播1百万年才能到达。当我们观测距离地球254万光年的仙女座星系时,看到的其实是它254万年前的模样;若星系距离1000万光年,观测到的便是其1000万年前的状态。这种时间上的滞后性,给星系运动研究带来了巨大挑战。
此次引发广泛关注的星系碰撞概率更新,核心聚焦于银河系与仙女座星系(M31)。仙女座星系位于仙女座方向,距离地球约254万光年。这意味着我们当前观测到的它的运动状态,是其254万年前的真实情况。此前,哈勃空间望远镜运用天体测量技术,对仙女座星系的径向速度和切向速度进行了观测,发现它正以约110公里/秒的速度向银河系靠近,这暗示着两者存在碰撞的潜在可能性。然而,仅依靠早期速度观测数据,无法准确确定两者的精确轨道参数和碰撞概率。
为更深入了解银河系与仙女座星系的相遇风险,研究团队联合欧空局盖亚卫星、哈勃空间望远镜以及地面大型射电望远镜阵列,对两者开展了多维度协同观测与轨道建模。盖亚卫星与哈勃望远镜观测重点不同,它专注于天体的高精度自行(切向运动)数据,而这正是修正星系轨道模型、精准测算碰撞概率的关键数据类型。
观测结果令人意外,仙女座星系的切向速度存在此前未探测到的偏差。经过最新轨道模型拟合,科学家发现,银河系与仙女座星系直接正面碰撞的概率大幅下降至不到10%,远低于此前预测的50%以上。科学家指出,这一概率数值显著低于预期。早期模型因切向速度测量误差,高估了两者轨道的交汇程度,而新观测数据显示,两者运动轨迹偏差比此前认为的更大。
那么,究竟是什么原因导致碰撞概率下降呢?研究给出的答案是,主要源于仙女座星系切向速度的精准测量,以及对两者暗物质晕相互作用的更全面考量。在这种情况下,银河系与仙女座星系未来更可能近距离擦肩而过,或在引力作用下发生轻微引力扰动后相互远离。即便最终发生相互作用,也更可能是温和的并合,而非剧烈碰撞。由于星系内部天体分布极为稀疏,恒星之间直接碰撞的概率几乎为零,因此不会出现“末日级”天体灾难,这也让“星系碰撞末日”的担忧大幅缓解。
为进一步探究轨道偏差对星系演化的影响,科学家利用现有观测数据建立了多套宇宙学模拟模型。结果显示,即便两者最终发生并合,整个过程也将持续超过100亿年。作为对比,我们太阳的剩余寿命约为50亿年,这意味着在太阳走向消亡之前,银河系与仙女座星系的并合过程都不会对太阳系造成实质性影响。
科学家强调,此次发现表明,星系间的碰撞并非早期预测的那样普遍和必然。有时,精准的轨道参数测量会彻底改变对星系相遇风险的认知。这种基于高精度观测的概率修正,为解释“宇宙中星系的相互作用模式”提供了重要的实测依据。毕竟,我们目前并不清楚在宇宙中类似银河系与仙女座这样的邻近星系对中,有多少因早期观测误差而被高估了碰撞概率。










