[비즈한국] 你知道“银河仙女座星系”（Milkomeda）吗？这是由我们的家园“银河系”（Milky Way）与邻居“仙女座星系”（Andromeda）的名字组合而成的。长期以来，天文学家一直认为，在遥远的未来，这两个星系将会合并。尽管目前两个星系之间相距250万光年，各自拥有美丽的螺旋臂以及由恒星和气体构成的盘面，但专家们曾预料，随着两者的碰撞，恒星轨道将变得杂乱无章，最终演变成一个平坦、圆润的巨大椭圆星系。这一碰撞过程预计将在50亿到70亿年后完成。这种未来诞生的巨大星系，就被称为“银河仙女座星系”。
长期以来，银河仙女座星系的结局被视为宇宙既定的命运。就像太阳在50亿年后会膨胀为红巨星，最终走向行星状星云的命运一样。然而，最近越来越多的天文学家开始质疑这一观点。近期发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）上的一篇论文展示了一种有趣的可能，即银河系与仙女座星系或许会走向截然不同的命运。更确切地说，论文指出这两个星系是否会发生碰撞，目前完全无法预测。难道银河仙女座星系只是人类误解了宇宙命运后产生的想象产物？我们的银河系最终能否保持现在美丽的螺旋臂形态，避开与仙女座星系的危险碰撞呢？
关于仙女座星系将与银河系碰撞的预测，从2012年起开始正式出现。当时天文学家通过对比仙女座星系中恒星在地球夜空中的位置移动速度，发现了一个有趣的现象：仙女座星系在地球天空中的移动几乎察觉不到。即使是在一年内，其位置变化也不到1毫秒弧度。这意味着从地球视角看，仙女座星系在垂直于视线方向上的速度几乎为零。
另一方面，仙女座星系表现出了非常明显的“多普勒效应”。尤其是它呈现出向波长较短的蓝色端偏移的“蓝移”。在多普勒效应中，蓝移意味着发光体正在快速向我们靠近，波长随之被压缩。也就是说，仙女座星系整体正以极高的速度向我们冲来。根据观测到的蓝移数据，仙女座星系正以大约每秒110公里的惊人速度向我们疾驰而来。
由于仙女座星系几乎没有切向速度，仅在视线方向上以极高速度向我们冲来，这意味着它正对着我们直线奔来。考虑到两者的距离与速度，当时的天文学家预测，大约50亿年后，银河系与仙女座星系将发生正面碰撞。两星系激烈的碰撞合并过程在既往的模拟中也得到了很好的体现。在过去十多年里，这种碰撞的可能性被视为一种理所当然的假说，就像是遥远未来必将发生的宇宙命运。
目前，银河系与仙女座星系分别是本星系群中第一大和第二大的星系。天文学家曾认为，大约50亿年后，随着银河系与仙女座星系首先碰撞，此后周围游荡的小型卫星星系以及其他邻近星系也会陆续流入并合并到银河仙女座星系中。他们预测，在约1500亿年之后，目前构成本星系群的所有星系都将合并为一个巨大且平坦的超巨型椭圆星系。
然而，最近有越来越多的天文学家对这两个星系的命运提出了完全不同的预测。这些分析共同指向了一个核心批评：既往的预测过于简化了情况。在银河系周围，有大麦哲伦星系和小麦哲伦星系这样不可忽视的、规模相当大的矮星系。我们可以看到这两个星系长期受银河系引力束缚在轨道上运行，并在其周围留下了由恒星和气体组成的细长流。同样，人马座矮星系也沿着自己的轨道留下了痕迹。
仙女座星系旁也发现了包括三角座星系（M33）在内的多种矮星系。矮星系的质量比大型星系轻100倍以上，所以粗略看来似乎可以忽略它们的引力效应，但事实并非如此。虽然质量轻，但矮星系紧贴中心星系。由于距离极近，其对中心星系产生的引力影响实际上非常强。特别是在预测长达数十亿年的漫长命运时，这些效应可能对最终结果产生重大影响。
在本次分析中，天文学家反映了哈勃空间望远镜和盖亚空间望远镜观测到的周围矮星系的精确运动数据。在此基础上，综合考虑了银河系、仙女座星系以及麦哲伦星系和M33等主要矮星系的效应，模拟了未来100亿年内本星系群的演化命运。为了实现尽可能现实的模拟，研究团队考虑了包括星系质量、轨道速度、方向等共22个变量。这使得该研究成为了目前针对银河系及周边本星系群进行的最精确的模拟。
那么，模拟结果是否指向了银河仙女座星系的诞生呢？完全没有。由于需要考虑的变量众多，结果的不确定性也随之大幅上升。本篇论文通过蒙特卡洛模拟法，对各类变量进行随机设置，一共得出了10万种不同的结果。研究将两个星系间距离缩短至50万光年以内定义为直接碰撞。模拟结果显示，银河系与仙女座星系在50亿年内合并成银河仙女座星系的熟悉命运，仅占结果的2%！其余98%的情况中，两个星系都避开了直接碰撞，甚至只是远远错开，没有发生明显的相互作用。即使最终两个星系合并成一个巨大的星系，那也是发生在50亿年之后更加遥远的未来。
在那98%预计50亿年内不会形成银河仙女座星系的结果中，有50%的情况显示两个星系会完全在远处擦肩而过，银河系的盘面形态也能保持不变，不会产生明显紊乱。其余48%的情况显示，虽然在50亿年内不会立即发生剧烈碰撞，但最终在200亿到300亿年内，随着距离缓慢缩短、轨道缩小，它们依然可能合并成一个星系。不过，这需要两个星系的暗物质晕相互重叠，产生一种减小轨道能量并逐渐缩小轨道的动力学摩擦。
归根结底，这项新的分析表明，与以往的预测不同，“银河仙女座星系”这一命运并非理所当然。或者说，这可能最初就是一个脱离现实、在我们的宇宙中根本不会发生的预测。那个关于合并为银河仙女座星系的宇宙，仅仅存在于10年前人类尚未完全了解宇宙时，在想象中构建的虚构未来；而真实的宇宙，或许正走向完全不同的命运。
正如这篇论文的标题所言，宇宙的命运充满了不确定性。要预见宇宙的命运，不能仅仅关注那些表面上显眼且巨大的存在。想要了解宇宙的命运，必须考虑到那些更微小、更黑暗、不容易引起注意的存在。就像我们必须考虑到游荡在银河系与仙女座星系之间空旷本星系群空间中那些微弱的矮星系一样。宇宙总是这样，向我们展示着它是多么需要被细腻地对待。
参考
https://science.nasa.gov/missions/hubble/apocalypse-when-hubble-casts-doubt-on-certainty-of-galactic-collision/
https://www.nature.com/articles/s41550-025-02563-1
作者 Ji Ung-bae 是谁？他热爱猫咪与宇宙。儿时在看过《银河铁道999》后，便立志要把宇宙的美丽传达给世人。目前在延世大学银河演化研究中心及近宇宙论实验室研究星系通过相互作用进行的演化，同时参与演讲、写作等多种科学传播活动。著有《暧昧的观测台》、《整天想宇宙》、《星，光的科学》等书。