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未來，對于我們而言，總是充滿不確定性。但對天文學家來說，未來的一些事件卻是幾乎可以預測的：大約10億年后，太陽逐漸變亮，地球將變得不再宜居；大約50億年后，太陽耗盡燃料，最終會“熄滅”；而同樣是在大約50億年后，地球所在的銀河系將與鄰近的仙女星系并合，形成一個更大的橢圓星系。

不過，一項發表在《自然·天文》雜志上的新研究卻告訴我們：銀河系和仙女星系的未來，其實并沒有我們想象中那么確定。那么，這項研究到底發現了什么？我們先從兩個主角——銀河系和仙女星系——開始說起。

銀河系和仙女星系是本星系群的兩大主要成員。除了這兩大旋渦星系，本星系群還包含了約100個已知的小型星系，可能還有其他尚未被發現的星系。早在1912年，天文學家就首次測量了仙女星系的徑向速度——即沿著我們視線方向的運動速度。結果表明，仙女星系的徑向速度是負的，換句話說，它正在向銀河系靠近。

然而，除了徑向速度，仙女星系還會沿著垂直于我們視線的方向“橫向”運動，這種運動被稱為自行。對于距離我們極遠的星系來說，測量它們的自行是非常困難的。早期，天文學家只能通過間接方法推測仙女星系的自行，直到2012年，哈勃太空望遠鏡才首次成功直接測量到仙女星系的微小自行。

哈勃的觀測結果支持了銀河系和仙女星系未來發生正面碰撞并合的假設，這一觀點隨后成為了天文學界的共識，并被廣泛寫入教科書。

但最新的研究卻對這一確定的未來提出了質疑。研究人員重新審視了哈勃太空望遠鏡（HST）和蓋亞（Gaia）任務的觀測數據，并考慮了數據中的不確定性。除了星系在天空中的位置外，幾乎所有的關鍵參數——例如星系的實際距離、徑向速度、自行、總質量等——都存在不可忽視的不確定性。

為了探究這些不確定性對銀河系與仙女星系未來演化的影響，研究人員考慮了22個關鍵變量，并進行了10萬次的模擬，來預測未來100億年內星系的演化路徑。模擬的核心方法是，在每個參數的誤差范圍內隨機選取一個可能值，然后進行100億年的模擬，看看銀河系和仙女星系是發生碰撞、擦肩而過，還是繼續繞行。

研究還特別考慮了兩個星系的影響：一個是仙女星系的衛星星系M33；另一個是銀河系的衛星星系大麥哲倫云。M33的引力讓銀河系和仙女星系靠得更近，從而增加了它們并合的可能性；而大麥哲倫云則會使銀河系偏離與仙女星系直接相撞的軌道，從而降低碰撞的幾率。

綜合考慮這些因素后，研究人員發現：

1、銀河系和仙女星系在未來40到50億年內發生正面碰撞的概率很低，只有2%；

2、而在未來100億年內，它們直接相撞的概率大約是50%。如果沒有相撞，那么它們將彼此繞行。這是一種更加溫和的結局。

目前最大的未知因素是仙女星系的自行。即使是微小的變化，也可能決定銀河系和仙女星系的最終命運。未來更精確的觀測將幫助我們更準確地測量這一數值，從而接近一個更明確的答案。

那么我們應該為未來的銀河系并合而擔憂嗎？從某種程度上來說，不必過于擔心。即使銀河系和仙女星系現在就開始并合，也不一定會對地球帶來毀滅性的影響。原因在于，星系內的恒星之間距離非常遙遠，因此發生直接碰撞的幾率極低。

更重要的是，正如文章開頭所提到的，地球將在10億年內因為太陽變熱而不再宜居；太陽也將在50億年內耗盡燃料，最終變成白矮星。因此，無論銀河系和仙女星系是否并合，對人類文明的影響可能遠不如太陽的演化對地球環境的改變來得直接和迫切。

本文為科普中國·創作培育計劃扶持作品

作者：陳佳君 科普作者

審核：韓文標 中國科學院上海天文臺 研究員

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 科普中國創作培育計劃

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