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哈勃观测显示银河系注定与仙女座大星系迎头相撞[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2012-06-02 21:50:12 | 作者: | 来源: | 浏览:1896次 ]
原文标题：NASA's Hubble Shows Milky Way is Destined for Head-on Collision with Andromeda Galaxy
原文作者：Roeland van der Marel，J.D. Harrington，Ray Villard;
来自：哈勃官网； 发表时间：2012.5.31
翻译：gohomeman1 审校：Linq
2012.5.31：美国宇航局（NASA）的天文学家于周四宣布，我们能够明确，下一个将严重影响我们太阳系、银河系的宇宙大事件是：两大巨无霸星系——银河系和邻近的仙女座大星系的超级碰撞。碰撞预计将在未来40亿年内发生，银河系将在该事件中发生巨变。我们的太阳将冲入新星系的新区域中，但我们的地球和太阳系不会面临毁灭的险境。
未来银河系和M31合并各个阶段的夜空。版权：NASA，ESA，STScI，原作者，下同。 NASA的天文学家于周四宣布，我们能够明确，下一个将严重影响我们太阳系、银河系的宇宙大事件是：两大巨无霸星系——银河系和邻近的仙女座大星系（M 31）的超级碰撞。
碰撞预计将在40亿年内发生，银河系将在该事件中发生巨变。我们的太阳将冲入新星系的新区域中，但我们地球和太阳系不会面临毁灭的险境。
巴尔的摩市太空望远镜科研所（STScI）的天文学家罗兰•冯•德•玛瑞尔（Roeland van der Marel）解说道：“我们发现，银河系和仙女座大星系很可能迎面相撞。”
这一结论是通过哈勃太空望远镜对仙女座大星系（也称为M31）运动的艰苦测量而获得的。M31现在离我们约250万光年，但在两个星系本身以及它们周围看不见的暗物质的引力作用下，M31和银河系正处于无情相撞的路线上。
科学家描绘的未来银河系和M31相撞的路线图。 STScI的Sangmo Tony Sohn继续说：“M31和银河系的未来，已经争议了约一个世纪；现在我们终于能清晰描绘其数十亿年的未来了。”
此情景就像一个棒球击球手看着投过来的快球。虽然M31撞过来的速度快了2000倍，撞击却还要等待大约40亿年。
根据哈勃观测数据进行的计算机模拟显示，两个星系在引力作用下，撞击后还需要约20亿年才能完成融合，并成为一个本地宇宙中常见的单一（巨）椭圆星系。
虽然两个大星系撞在一起，其中的恒星却不会相撞——互相间距离实在太远了。然而，恒星将以新的轨道绕新星系中心运行。模拟显示，我们的太阳系可能会被抛到远离新核心的区域。
未来银河系和M31合并的10亿年间，太阳可能的运行轨迹。 更复杂的是，M31的伴星系——三角星系M33，也将参与这个碰撞事件，并可能在未来并入银河-仙女星系联合体。M33首先撞击银河系的概率相对较小。
虽然宇宙在加速膨胀，靠得很近的星系却还会继续相撞。因为它们被其周围暗物质的引力绑定在一起。哈勃的深空图像显示，在宇宙过往还比较小时，这类星系合并事件是非常普遍的。
PDF中描绘的未来银河系、M31、M33的相互运动。下面三个图是上面三个图的放大；坐标单位：千秒差距；每个图对应三维坐标的一个截面。 一个世纪前，天文学家甚至没意识到M31是远离银河系群星的独立星系。埃德温•哈勃(Edwin Hubble)在M31发现了可作为“量天尺”的造父变星，从而测出了它的巨大距离。
埃德温•哈勃接着发现，星系绝大部分都在远离我们——宇宙在膨胀，但我们也一直知道，M31和银河系在互相接近中，时速高达40万公里（1100km/s），这个速度仅需1小时就能从地球到达月球。这个测量是利用多普勒效应获得的：当一个源相对另一个移动时，它发出的波会改变频率（我们都有经验，当火车朝我们开来时，汽笛声会变短；反之边长）。通过测量M31中恒星发出的光波，我们发现其波长变短，因此它在朝我们运动。
但我们以前并不知道，仙女座大星系和银河系的未来将是擦身而过还是迎头相撞。这取决于M31的切向速度（我们是在三维空间，多普勒效应只能测得径向速度），但由于距离太远，M31在天球上的视运动（切向速度对应的运动）无法测得，既使我们的数据已经累积了约100年。而由冯•德•玛瑞尔领导的哈勃观测团队，以精确的观测数据测得了M31的视运动，证明两者注定将相撞并合并。
STScI的杰•安德森（Jay Anderson）说明道：“我们对选定的区域反复观测了5～7年之久。”
用于测量M31视运动的天区，也就是M31的外晕。选择这块区域，是因为该处的恒星密度较小、而且本身运动较慢，更能代表M31的整体运动。在高分辨率哈勃图像中，遥远的背景星系在几年的图像中是不动的，可以作为静止参照点。“前景”的M31中的恒星、星团的运动距离，实际上仅有百分之一个像素量级。
团队成员、哥伦比亚大学纽约分校Gurtina Besla继续解说：“在最坏的情况下，M31与银河系猛撞在一起。两个星系的恒星拥挤在一起，银河系将失去其扁平的形状，大部分恒星的轨道也不再接近圆形。星系的核将合并，恒星将进入随机的轨道，并形成椭圆星系。”
航天飞机的太空维护任务拯救了哈勃，升级了哈勃的照相机，并使天文学家有足够长的时间精确测量并确定M31的视运动。哈勃的观测成果和对星系合并的预测，将以3篇PDF报告的形式刊登在即将出版的《天体物理学》期刊上。
科学研究团队的领导兼主要研究者是马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科研所（STScI）的R.P. van der Marel；成员包括STScI的S.T. Sohn、 J. Anderson、Thomas M. Brown，哥伦比亚大学纽约分校的G. Besla，马萨诸塞州立大学埃姆斯分校的M.Fardal，弗吉尼亚大学夏洛茨维尔分校的R.L. Beaton，加州大学圣克鲁兹分校兼利克天文台的P. Guhathakurta，加州帕萨迪纳市卡内基天文台的T.J. Cox。
撞击模拟视频：链接下载
科学家分析的视频：链接下载
下面各图为模拟分析的银河系——仙女座大星系合并各个阶段的“截图”
当前的夜空：银河系高挂头顶，M31仅是银道面盘的远方小点
20亿年后的夜空：M31已经很接近，是夜空中壮观的存在
37.5亿年后的夜空：两个星系即将相撞，M31在占据了夜空的一大片，两个星系都因为潮汐力而变得扭曲，并开始壮观的星暴
38.5亿年后的夜空：两个巨型星系迎头相撞，M31已经看不见全貌，只有部分旋臂
39亿后的夜空：两个星系正在对穿，两个星系盘面都看不清了（太阳也不在原先的轨道了），夜空中充满了星暴和美丽的星云
40亿年后的夜空：第一次对穿而过后的两个星系，整体形状还在，但盘面都已经变形
51亿年后的夜空：两个星系已经多次对撞，大部分气体已经转换为恒星，明亮的星云已经不多；两个星系核正在接近，并都没有气体盘遮掩了
70亿年后的夜空：合并已经基本完成，现在是一个类似M87的巨椭圆星系了，主要成员是红巨星和红矮星
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