(E. Patel/G. Besla/亚利桑那大学/R. van der Marel/STScI)
天文学家早就知道银河系和仙女座星系将在未来的某个日期发生碰撞。 对这次交会的最佳猜测是距今约 37.5 亿年后。
但现在一个新研究根据欧洲航天局盖亚任务的第 2 版数据,我们对未来的碰撞有了一些清晰的认识。
整体碰撞图片不仅仅是银河系和仙女座星系 (M31)。 这两个星系是称为“银河系”的星系群的一部分。本地组,本星系群还有第三个大成员,三角星系(M33)。
尽管本星系群还包含其他星系,但上述三个星系构成了其质量的大部分。
在这三个星系中,仙女座星系质量最大,银河系第二大,三角星系第三。
本星系群,包括仙女座星系和银河系。 (维基共享资源/安东尼奥·西科莱拉)
本星系群由超过 54 个不同的星系组成,尽管其中大多数是矮星系,在引力作用下依附于三大星系。 该星系团的引力中心位于银河系和仙女座星系之间。
虽然一个碰撞预测已经有一段时间了,但仍然存在很多不确定性。 哈勃太空望远镜和其他地面望远镜,如超长基线阵列(VLBA)为这次碰撞提供了观测证据。
有了这些数据,天文学家已经能够了解一些关于仙女座和三角座的轨道如何随时间变化的信息。
仙女座星系和三角星系都是螺旋星系,就像银河系一样,它们距离我们大约在 2.5 到 300 万光年之间。
它们也足够接近,有可能发生引力相互作用,这使碰撞预测变得混乱。
这就是欧空局盖亚任务的用武之地。
巴尔的摩太空望远镜科学研究所 (STScI) 的主要作者 Roeland van der Marel 表示:“我们需要以 3D 方式探索星系的运动,以揭示它们是如何生长和演化的,以及是什么创造并影响了它们的特征和行为。”美国。
“我们能够使用盖亚发布的第二包高质量数据来做到这一点。”
盖亚任务正在制作我们银河系的 3D 地图,它也为本地星系群的部分区域做同样的事情。
虽然像哈勃这样的望远镜可以让我们清晰地看到本星系群的其他成员,但它们无法让我们准确测量单个恒星的位置和运动。 这就是盖亚的使命。
“我们梳理了盖亚数据,识别了两个星系中数千颗恒星,并研究了这些恒星如何在它们的银河系内移动,”合著者、STScI 的马克·法达尔 (Mark Fardal) 补充道。
“虽然盖亚的主要目标是研究银河系,但它的威力足以在附近的恒星形成区域发现特别大而明亮的恒星——甚至在我们星系之外的星系中。”
过去,当天文学家利用哈勃和其他天文台研究本星系群三个最大成员的运动时,他们发现了两种可能性。
三角星系要么处于围绕仙女座星系长达 60 亿年的令人难以置信的长轨道上,但过去已经陷入其中,要么目前正处于第一次坠落。
每个场景都反映了不同的轨道路径,因此每个星系都有不同的形成历史和未来。
但现在盖亚为天文学家提供了更多的数据可供研究。 它不仅揭示了星系如何在太空中移动,还显示了它们的自转速率。
自从一百年前天文学家开始研究星系的形成和演化以来,这些自转速率数据一直令人垂涎,而盖亚终于实现了。
“最终需要像盖亚这样先进的天文台才能做到这一点,”罗兰说。 “我们第一次测量了 M31 和 M33 在天空中如何旋转。天文学家过去将星系视为簇状世界,不可能是独立的‘岛屿’,但我们现在知道情况并非如此。”
“盖亚花了 100 年的时间,终于测量出了离我们最近的大型星系邻居 M31 的真实微小自转速度。这将有助于我们更多地了解星系的本质。”
这项研究的研究人员将现有数据与盖亚第 2 版的新数据相结合,以更准确地了解仙女座和三角座如何在太空中移动。
他们能够将其投射到过去和未来数十亿年。
“我们发现的速度表明 M33 不可能在围绕 M31 的长轨道上运行,”合著者、美国亚利桑那大学的埃克塔·帕特尔 (Ekta Patel) 说道。 “我们的模型一致表明 M33 一定是第一次陷入 M31。”
银河轨迹。 (E. Patel/G. Besla/亚利桑那大学/R. van der Marel/STScI)
这项研究还揭示了银河系和仙女座星系的更多信息。 与其说是碰撞(更准确地称为潮汐相互作用,因为没有恒星或行星可能发生碰撞),不如说是掠过性的撞击。
它不会在大约 37.5 亿年之后发生,而是在大约 45 亿年之后发生。 唷!
这篇新论文以及来自盖亚的新数据也揭示了仙女座和三角星系等星系如何形成和演化的一些线索。
欧空局盖亚项目科学家蒂莫·普鲁斯蒂说:“这一发现对于我们理解星系如何演化和相互作用至关重要。” “我们在 M31 和 M33 中都看到了不寻常的特征,例如扭曲的溪流以及气体和恒星的尾巴。如果星系以前没有聚集在一起,那么这些星系就不可能是由合并过程中感受到的力产生的。”
“也许它们是通过与其他星系的相互作用,或者通过星系本身的气体动力学形成的。”