来自仙女座的爱

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


又一个星系来了……(图片来源:NASA, ESA, Z. Levay 和 R. van der Marel (STScI), T. Hallas, 和 A. Mellinger)

一些最近关于银河系长期未来的研究促使我翻出并重新润色了这篇来自2010年“无限生命”档案的文章。事实证明它比以往任何时候都更相关……


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在行星和生命的背景下,星系主题是一个有趣的议题。以我们自身的情况为例。尽管如此非哥白尼式地令人反感,但毫无疑问,今天的银河系是“特殊的”。这不应与“特殊星系=特殊人类”的任何概念混淆,因为银河系的天体物理特殊性是否对我们坐在这里剔牙的可能性有重大影响,目前尚不清楚。尽管如此,科学方法就是这样,我们需要尽可能少地带有偏见地关注所有观察结果——所以询问“特殊”星系可能对生命意味着什么是可以的,只是不要太得意忘形。

首先,银河系很大。作为螺旋星系,它的直径和质量都处于顶尖水平。在相对较近的宇宙中,它和我们最近的大星系仙女座是房间里的大力士。这立即使其有些不寻常,可观测宇宙中的绝大多数星系都较小。与仙女座的关系也非常特殊。实际上,银河系和仙女座是一对双星,我们对时空的相互扭曲导致我们以每秒约 80 英里的速度冲向彼此。大约 40 亿年后,这两个星系将开始一场缓慢的碰撞,持续时间可能长达 1 亿年左右。这将是一种软碰撞——单个恒星相对于它们之间的距离来说太小了,以至于它们本身不太可能碰撞,但两个星系中大量的气体和尘埃会撞击在一起——引发新恒星和行星系统的形成。

一些动力学模型(包括那些在最新的最新研究中基于哈勃望远镜测量的模型)表明,我们的太阳系可能会被抛离合并星系的中心更远,另一些模型则表明它可能会被抛向未来巨型星系(银河仙女座星系?)新形成的恒星核心。这对生命有影响吗?对我们来说,答案可能无关紧要。大约仅 10 亿年后,太阳将变得足够明亮,以至于我们在地球上享受的温带气候可能早已消失。在 30-40 亿年后,它可能足够明亮,以至于火星,如果那时还没有完全干涸并失去大气层,可能会维持“宜居”的温度。取决于引力动力学的变幻莫测将太阳系带到何处,随着仙女座缓慢地穿过,我们最终可能会被超新星的噼啪声和爆裂声所包围,因为碰撞引发的新大质量恒星的形成正在进行中。总而言之,情况看起来不太好。但对于我们今天看到的正在形成的其他地方、其他太阳系来说,情况可能会大不相同。

想象一下,一个类地世界现在才刚刚开始形成。到 40 亿年后仙女座犁过我们的星系,合并和稳定下来时,可能会有一个物种坐在那里写博客,谈论他们存在于一个多么“特殊”的时间和地点。他们可能会惊叹于他们的太阳被抛离新星系中心更远是多么幸运——远离所有那些讨厌的超新星。他们可能会敬畏地凝视着无数新的行星系统,这些系统是在这些表亲星系的气体碰撞时形成的,这是一个新世界的黄金时代。他们无疑会撰写论文,论述星系合并如何可能是宇宙中高度宜居区域的标志——不像所有那些无聊的孤立星系。听起来他们有点得意忘形了,但实际上他们所做的一切我们都已经做过了。获得视角是最困难的事情之一,特别是从我们微小的存在角度来看。

从今天到未来 70 亿年,仙女座和银河系拥抱的事件序列(图片来源:NASA, ESA, Z. Levay 和 R. van der Marel (STScI), T. Hallas, 和 A. Mellinger)

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