世紀大反轉(zhuǎn)？最新研究：銀河系與仙女座的“末日碰撞”概率暴跌！

這個畫面美嗎？

這是一幅基于嚴謹科學推演所模擬出的、40億年后地球的夜空，一道橫跨天際、無比壯麗的星系盤，那是仙女座星系，它將如同一道燃燒的宇宙?zhèn)蹋紦?jù)我們的整個視野。

在過去的幾十年里，這個景象幾乎是一個“板上釘釘”的預言，我們都知道40億年后，仙女座星系將會與我們的銀河系發(fā)生一場毀滅性的碰撞，兩者將在引力的無情拉扯下，花費數(shù)十億年的時間，最終合并成一個更龐大、更古老的橢圓星系。

但根據(jù)最新研究發(fā)現(xiàn)，這個我們以為“注定”的結(jié)局，其發(fā)生的概率可能已經(jīng)大幅度下降了。

這場“宇宙合并”的故事，始于人類對自身位置的一次顛覆性認知。

在19世紀甚至到20世紀初，那時候的人們普遍認為，我們目之所及的整個宇宙，有且只有銀河系，那些在望遠鏡中看到的、如同幽靈般旋轉(zhuǎn)的“星云”，被認為是銀河系內(nèi)部正在形成的氣體結(jié)構(gòu)，直到1923年，美國天文學家埃德溫·哈勃，利用當時全球最強大的胡克望遠鏡，指向了那團位于仙女座方向的、最著名的“星云”。

他所看到的，粉碎了人類的宇宙觀。

他發(fā)現(xiàn)，在那團云霧的邊緣，居然解析出了獨立的恒星，更重要的是，他找到了“造父變星”，一種可以用來測量宇宙距離的“標準蠟燭”，通過測量這些恒星的亮度與脈動周期，他計算出了一個驚人的數(shù)字：這團“星云”遠在250萬光年之外，遠遠超出了銀河系的邊界。

所以“仙女座星云”不是星云，它是一個和銀河系一樣龐大、甚至更大的“星系島嶼”，這個發(fā)現(xiàn)直接粉碎了“銀河系就是整個宇宙”的舊觀念，宇宙的尺度在瞬間被放大了億萬倍。

也正是從那一刻起，天文學家們開始以前所未有的熱情，測量這些“新發(fā)現(xiàn)”的星系的運動軌跡，他們想知道，這些星系是在遠離我們，還是在靠近我們，通過觀測光譜，科學家們發(fā)現(xiàn)了一個普遍規(guī)律：絕大多數(shù)星系的光譜線都向著波長更長的“紅端”偏移，這意味著它們正在遠離我們，這就是宇宙膨脹的偉大證據(jù)。

但仙女座星系卻是個令人不安的例外，早在1912年，天文學家維斯托·斯里弗在觀測仙女座光譜時，就發(fā)現(xiàn)了這個奇怪的現(xiàn)象：它的光譜線出現(xiàn)了“藍移”，“藍移”意味著，它正朝我們而來，在隨后的數(shù)十年中，多次觀測都證實了這個結(jié)果：仙女座星系正在引力的作用下，以大約每秒110公里的恐怖速度，筆直地沖向銀河系。

然而一個物體朝你高速飛來，并不意味著它一定會撞上你。

想象一下，一顆子彈以高速從你面前飛過，如果它只是“擦肩而過”，就不會有碰撞。天文學家們面臨的正是這個問題：我們只知道仙女座的“徑向速度”，但我們對它“橫向速度”一無所知，如果它的橫向速度為零，那它就是一次“正中紅心”的對撞。如果它的橫向速度很大，它或許會完美地錯過我們，與銀河系在未來各自安好。

這個謎團在2012年被解開，經(jīng)過長達數(shù)年的“凝視”，哈勃太空望遠鏡的團隊通過極其精密的測量，首次捕捉到了仙女座星系中恒星的微弱橫向運動，他們得出的結(jié)論是，仙女座的橫向運動速度極小，大約僅為每秒17公里。

這個速度，用天文學家的話說，就是“小到可以忽略不計”，結(jié)合了徑向速度、極小的橫向速度以及強大的引力模型，研究人員推算出：銀河系與仙女座之間的軌道交點距離，在未來會不斷縮短，最終二者必然形成引力捕獲并合并。

哈勃望遠鏡的觀測，第一次為這場碰撞蓋上了“不可避免”的印章，這一結(jié)果在2019年得到了進一步的“終極驗證”，歐洲航天局的“蓋亞”空間望遠鏡，這臺人類歷史上最精密的“銀河系測繪儀”，提供了銀河系數(shù)十億顆恒星的精確三維位置與運動速度數(shù)據(jù)。

模擬的精度提升到了前所未有的程度，新的模型顯示，兩者將在約45億年后開始第一次“擦肩式”碰撞，那時的天空將不再是我們熟悉的模樣，夜空中將出現(xiàn)一道由仙女座盤面構(gòu)成的巨大星系盤，橫跨天際，數(shù)萬億顆恒星將在同一片天空下交織閃耀。

到大約55億年后，在引力的反復拉扯和“動力摩擦”下，兩個星系將徹底失去各自的螺旋結(jié)構(gòu)，完全融合成一個新的、更龐大的巨型橢圓星系，并被命名為“銀河-仙女座星系”，在過去的十年里，這幾乎是教科書級別的“標準答案”。

然而科學的魅力就在于它的“永不確定”，前段時間一篇發(fā)表在《自然·天文學》期刊上的論文，徹底攪動了這潭“死水”，這篇題為《銀河系-仙女座星系合并不確定性》的研究，得出了一個令人震驚的結(jié)果。

科學家們利用最新的數(shù)據(jù)，進行了一場規(guī)?？涨暗拿商乜迥M，結(jié)果是在未來100億年里，銀河系與仙女座星系有接近50%的概率不會合并，換句話說，那場被認為“注定”的宇宙合并，可能只是一個“概率事件”，而非一個“確定的結(jié)局”。

為什么會發(fā)生如此巨大的反轉(zhuǎn)？

研究團隊指出，過去的模擬存在一個致命的缺陷：過于簡化。它們大多是“兩體模型”，只考慮了銀河系和仙女座這兩個主角，但我們的“本星系群”并非只有它們，研究團隊選取了群內(nèi)最關(guān)鍵的四大成員，銀河系、仙女座星系、三角座星系和大麥哲倫星云，并考慮了它們之間復雜的引力相互作用。

大麥哲倫星云不是一個輕飄飄的小衛(wèi)星，它非常重，直到最近才剛剛被銀河系捕獲，它的“闖入”給我們整個系統(tǒng)的引力平衡帶來了巨大的“擾動”，三角座星系是第三大成員，它目前更像是仙女座的“衛(wèi)星”。

研究者借助最近由蓋亞望遠鏡和韋伯望遠鏡提供的、比2019年更精確的位置、速度和距離數(shù)據(jù)，進行了三體乃至四體系統(tǒng)的未來軌跡積分。

結(jié)果顯示，在簡化的“銀河系-仙女座”兩體模型中，它們合并的概率仍然非常高，但當加入“三角座星系”與“大麥哲倫云”這兩個“變量”后，情況發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，在復雜的四體模型中，后兩個“小家伙”的引力拉扯，像是在玩“引力彈弓”，極大地增加了兩個“大家伙”軌道的不確定性。它們可能會“竊取”或“轉(zhuǎn)移”銀河系與仙女座之間的軌道能量。

最終四體模型顯示，在100億年的時間框架內(nèi)，兩者合并的概率僅略高于50%。

此外研究團隊還指出了一個殘酷的現(xiàn)實：我們目前的“測量精度”，依然“不夠用”，2012年哈勃測量的“17公里/秒”雖然偉大，但它只是一個最佳估計值，最新的研究表明，仙女座橫向速度的“不確定性”依然高達每秒40至65公里。

在模擬天體軌道時，一個微小的初始條件誤差，在經(jīng)過數(shù)十億年的積分后，會導致結(jié)果的巨大差異，兩個星系要真正“合并”，需要彼此靠近至一定距離，從而通過“動力摩擦”將軌道能量耗散掉。但新的研究發(fā)現(xiàn)，如果它們的最近通行點大于這個距離，動力摩擦的效率極低，軌道可能根本不會“墜入”合并。

它們可能不會“撞”，而是會變成一對“永恒的舞伴”，在未來數(shù)百億年里，維持一種長期的、相互繞行的軌道狀態(tài)。

但你并不用擔心。

因為無論是“必然碰撞”還是“擦肩而過”，這都是一個發(fā)生在數(shù)十億年之后的過程，對于人類文明，乃至地球未來幾千萬年的存在，都毫無影響。

這個“科學的大反轉(zhuǎn)”告訴我們的，不是一個關(guān)乎存亡的壞消息或好消息，而是科學本身的運作方式：它永遠在質(zhì)疑、永遠在修正、永遠在接近真相的路上。

那幅40億年后壯麗的夜空圖景，也許會發(fā)生，也許不會，宇宙為我們保留了50%的懸念。