在宇宙探索领域,星系间的碰撞风险一直是备受关注的话题。长期以来,人们对这一风险的认知受限于早期观测数据,原因在于精确测算星系运动轨迹需要精准的距离与速度参数。在日常生活中,小尺度天体的运动预测相对容易,但在浩瀚宇宙中,情况截然不同。
宇宙中的星系距离极其遥远,动辄以百万光年为单位。1百万光年意味着光在宇宙空间中直线传播1百万年才能到达的距离。当我们观测254万光年外的仙女座星系时,看到的其实是它254万年前的模样;若观测1000万光年外的星系,看到的则是它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,这暗示两者存在碰撞的潜在可能。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。
为了更深入地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,开展了多维度协同观测与轨道建模工作。与哈勃望远镜早期观测不同,盖亚卫星专注于观测天体的高精度自行(切向运动)数据,而这类数据对于修正星系轨道模型、精准测算碰撞概率至关重要。
观测结果显示,仙女座星系的切向速度存在此前未被探测到的偏差。经过最新的轨道模型拟合,科学家们惊讶地发现,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,两者的运动轨迹偏差比此前认为的更大。
那么,具体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出现近距离擦肩而过,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,因此不会出现所谓的“末日级”天体灾难,这也让“星系碰撞末日”的担忧大幅缓解。
为了探究这种轨道偏差对星系演化的影响程度,科学家利用现有观测数据建立了多套宇宙学模拟模型。结果发现,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般普遍和必然。在某些情况下,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”这一问题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。











