如果银河系和仙女星系相撞,那会如何?
在仙女座和仙后座之间,如果天空没被污染,十分澄澈,通过肉眼我们就能清楚看见一个轻微泛白的小光点。它不是恒星,更像是一小团云。因此,从20世纪初开始,这个浅蓝色的小点儿就被叫作“仙女座大星云”(nebulosa di Andromeda)。不到一个世纪前的1924年,美国伟大的天文学家爱德文·哈勃(Edwin Hubble)发现,这团“星云”并不属于银河系,而是一个完整的独立星系。实际上,哈勃发现仙女座与我们的距离超过100万光年,这一距离肯定超出了银河系的范围。那一年,宇宙的大小刷新了人们的认知。仙女座是北半球唯一一个肉眼就能看见的星系,也是离我们最近的一个旋涡星系。它距离我们大约250万光年,对宇宙学者来说它几乎就在面前,但宇宙学者对距离的概念可不同于常人。今天我们接收到的仙女座的光是250万年前发出的,那时出现了地球上最早的能人(Homo habilis)。
仙女星系与我们的银河系非常相似,呈非常漂亮的螺旋状,但比银河系更大:它拥有1万亿颗恒星,无疑是本星系群[1](gruppo locale di galassie)里占据统治地位的星系。不管怎么说,我们这些“银河系人”把第二名授给了自己。
仙女星系还有另外一个特点——它正在朝我们迈进!更准确地说,仙女星系和银河系正在引力作用下相互靠近。这同宇宙正在膨胀的事实并不冲突:宇宙的膨胀距离远大于将我们与仙女座分开的距离。这是总体现象,但如果范围足够小,那么起主导作用的又将是引力。所以地球现在还没有膨胀,这便是一个例证。
银河系和仙女星系正以400 000千米/小时的速度靠近,该速度是最快的人造发射物的足足150倍。为了让你们好理解,这么说吧,从你们开始读本章到现在为止,这两个星系已经靠近了大约7000千米!
所以说,仙女星系和银河系正在迎面相撞的路上,并且我们可以打赌,它们迟早会撞上。还要多久呢?很难估计。其实,直到多年前甚至都无法确定它们会相撞,因为那时我们不知道仙女星系的切线速度,即两个星系连线垂直方向上的速度。一个足够大的切线速度会避免两个星系相撞,因为仙女星系会转变航向,从而不再撞上银河系,但高精确度的最新观测已排除这个可能。
要预估距离相撞还有多久,首先得弄清楚两个星系内天体的三维分布,这是一项非常复杂的长期工作。2019年的最新估算数据认为要等45亿年。这个时间真的很长,很可能到那时我们智人(sapiens)已经不存在了。太阳和地球仍然存在,但会和现在的模样有很大差距。我们的太阳肯定比现在更热,使我们美丽的地球变成一个无法居住的地狱,和现在的金星相差无几,温度极高,甚至连曾经与水相关的记忆都被抹去。此外,太阳不久将会变成一颗红巨星,并且很可能在该过程中吞并我们的地球!
如果银河系与仙女星系相撞时还有任何生物存在,这一大碰撞无疑是它们有机会见证的最壮观的景象。撞击的最后,引力作用会使两个星系融为一体,形成一个巨大的椭圆星系,天文学家已经取好名字了——“银仙女星系”。
但我们无须担心,因为与所有预测相反,从整体上看大碰撞并没有多可怕,不会有任何严重的火山喷发,也称不上世界末日。这两个星系里的恒星非常多,一共有1.3万亿颗左右,但它们的距离也非常远。光是对这些距离有个概念都挺难的。就拿比邻星举例吧,它离我们绝对是最近的。这是一颗肉眼看不见的红矮星,比太阳的年纪稍微大一些,距离我们4.2光年,即40万亿千米。如果说太阳很小,通过肉眼只能勉强看见——就将它比作一颗直径只有0.1毫米的小沙子吧,那么比邻星就位于距离这粒沙子3千米左右的地方!就连两个星系的中心(这里的恒星特别密集)的恒星间距也非常远。我们从远处看见的星系似乎很紧凑,但实际上它们离得特别远,里面的恒星也相距甚远。在两个星系碰撞的过程中,任意两颗恒星相撞的可能性真的小到可以忽略。
但是,这些星系并不完全由恒星组成,星系的核心是真正的宇宙怪兽——巨大无比的黑洞。人们认为,其实所有星系内部都有一个黑洞。太阳系中心的黑洞叫人马座A星(Sagittarius A*),其质量超过400万个太阳的质量,球半径仅为70亿千米,差不多是冥王星与太阳的最远距离。这不算什么,要知道仙女星系中心的黑洞质量可是太阳的1亿至2亿倍。若两个星系相撞,最终这两个黑洞多半会合二为一,形成一个更大的怪物,坐落于新生的银仙女星系中心。大量移动着的物质会高速掉入黑洞中。这些物质会被加热至浓缩为一团带电粒子,速度被黑洞的巨大磁场增加到接近光速。黑洞附近将会出现高能粒子流,或大量无线电波。正在形成的新星系也许会变成我们口中的“类星体”(quasar)或“活跃星系”(galassia attiva)。对附近的恒星与行星来说,这可不是什么好事儿,它们也许会解体,释放出来的能量相当于1千万颗或1亿颗超新星同时爆炸。在宇宙最偏远的地方都能看见银仙女星系,只要那里有天文学家和射电望远镜。
最后还有第三个组成星系的重要物质:气体,或按照天文学家故作深奥的叫法:“星际介质”(mezzo interstellare)。拿银河系来举例,气体质量占恒星总质量的15%。气体星云是恒星的“祖先”,它们原本好好地处于平衡状态,而后由于外物干扰,它们便受到引力挤压,最终压缩形成许多恒星。现在我们可以想象,两个星系融合的过程会受到巨大的引力干扰,所以银仙女星系会被新的恒星照亮,就像一棵圣诞树。星系中会诞生非常多的恒星,其中许多是蓝巨星,它们会为那里的每一个人照亮夜空。
那么太阳呢?我们美丽的太阳系呢?在如此复杂的事件里,很难说出某颗特定恒星将面临怎样的命运。要得知精确的答案,我们就得了解碰撞牵涉的所有恒星的位置、质量和速度:徒劳罢了。但基于现有数据,我们可以用计算机模拟出将会发生的事情。模拟出来的多个场景差别很大。一些模拟结果显示,我们的太阳——这时已变成一颗红巨星,并且将水星、金星和地球都拆解了——最终跑到了银仙女星系的正中心,结果很可能是被巨大的中央黑洞分裂成碎片,或被逐出正在形成的新星系。第二种结果对幸存行星倒不会造成任何影响,这些行星什么都不需要,除了一颗母恒星。其他模拟显示,太阳将被赶到银仙女星系的边界上,在那里它可以平静地老去,变成一团行星状星云,最后变成一颗白矮星。
总的来说,两个星系的融合在宇宙里很常见。天文学家观测到了数百次类似现象。也许仙女星系早就经历过一次碰撞。银河系已经吞并了不少矮星系(galassie nane),并且仍在继续。就在你们阅读这篇文章时,银河系正在缓慢吞噬射手座矮星椭圆星系(Galassia Ellittica Nana del Sagittario)!
尽管符合一切条件,但两个星系的碰撞还是算不上毁灭性事件,而是一个非常活跃的重生过程:巨大的黑洞苏醒,新的恒星登上舞台。两个星系消亡,取而代之的是一个新的星系,更大、更活跃,也更年轻。对于“宇宙级碰撞”来说,这个结果不算糟糕。
[1] 指银河系和相邻仙女星系、麦哲伦星云等50个星系组成的一个规模较小的集团。