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地球20億年後被撞出銀河系﹖ 別杞人憂天了

2019-01-24 09:34來源﹕科技日報

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  從月球是空心的到宇宙完全被“牆”包裹﹐再到快速射電暴是外星人發來的信號……關於宇宙的話題每隔一段時間就能引發一次輿論風暴。

  近日﹐英國杜倫大學的一個研究團隊在《皇家天文學會月報》上撰文指出﹐大麥哲倫雲(LMC)可能在20多億年後與銀河系相撞。

  消息一出﹐各種猜測如潮而至。比如有人說﹐兩個星系的相撞火花四射﹐太陽系會被甩出銀河系﹐地球生命卻因此逃過一劫。果真如此嗎﹖

  太陽系被甩出銀河系﹖ 這個概率非常小

  實際上﹐這次的故事並不復雜。故事的主角是銀河系與它的衛星星系──大麥哲倫雲﹐這是銀河系衛星星系中最亮﹑質量最大的一個。“無論大麥哲倫雲還是太陽系﹐它們都處在銀河系的引力勢阱中﹐無論怎麼蹦跶都難以跳出銀河系的如來佛掌。”中科院國家天文臺研究員王傑說。

  “大麥哲倫是銀河系的小夥伴﹐它們之間本來就有一個相互作用的橋﹐好比手牽手。”中科院國家天文臺研究員鄧李才告訴記者﹐大麥哲倫雲穿過銀河系是有可能的。但它穿過銀河系時﹐很可能面臨被銀河系撕碎的命運﹐“因為銀河系的質量比大麥哲倫雲大很多”。

  進行上述研究的英國卡洛斯‧福倫克團隊在計算機上模擬了大麥哲倫雲與銀河系的相互作用﹐並測算出20多億年後二者可能相撞。

  大麥哲倫雲進入銀河系後﹐太陽系會怎樣呢﹖“無論大麥哲倫雲怎樣穿過銀河系﹐以及這個過程中如何相互作用﹐都可能通過動力學作用影響太陽附近的銀河系盤結構﹐從而影響包括太陽在內的恆星。”鄧李才告訴記者。

  “大麥哲倫雲穿過銀河系星系盤﹐特別是靠近太陽系時﹐太陽系有可能掙脫銀河系的引力束縛﹐飛到銀暈之中。”王傑說﹐當太陽系跑到了銀暈之中﹐地球上的人看到的銀河系將不再是一條銀色的帶子﹐而是漩渦紋路的橢圓的盤子。

  不過﹐王傑表示﹐這種情況發生的概率非常小。即便發生了﹐也可能不會給地球帶來致命影響﹐因為地球與太陽緊密地綁在一起﹐兩者分開的可能性不會很大﹐地球不會陷入黑暗寒冷中。

  對此﹐鄧李才表示認同﹕“兩個星系相撞可能導致星系盤被破壞掉﹐形成無盤結構的橢圓星系﹐這是星系尺度上相互作用的後果。但我們完全不必擔心這個過程會影響太陽系行星系統﹐特別是我們關心的地球。”

  但當這兩個星系並和時﹐還有另外一個危險﹕銀河系中央的黑洞會被激發﹐會產生大量的伽馬射線。“這些射線可能會影響地球的大氣層臭氧﹐但因為太陽系藏于銀河系盤中﹐距離也較遠﹐應該不會完全剝離地球的臭氧層﹐不會對地球上的萬物構成實質性威脅。”

  星系間的碰撞火花四射﹖ 沒有想象中的大場面

  實際上﹐圍繞銀河系的衛星星系有100多個﹐任何一個都有可能從太陽系附近穿過去﹐而且可能比大麥哲倫雲來得更早。“從這個角度來看﹐太陽系受擾動的情況太多了。” 王傑說。

  幸運的是﹐這些碰撞發生的概率也很小﹐且都不足以致命。這是因為宇宙學上的相撞與我們尋常理解的相撞不同。王傑說﹕“它們之間不是硬碰硬﹐不會像小行星撞地球那樣砸向彼此﹐而非常可能是擦肩而過。”

  他解釋道﹐星系與星系之間的距離很遠﹐哪怕離地球最近的仙女座星系﹐距離銀河系也有約250萬光年之遙。而在星系內部﹐物質的分佈也十分鬆散。所以它們之間的碰撞是“柔軟的”﹐並不會引起激烈的反應。

  所以﹐與其對著大麥哲倫雲杞人憂天﹐不如關心其他潛在威脅。

  首先﹐小行星對地球的碰撞更激烈。“數目眾多的彗星或者小行星極有可能碰撞到地球﹐這比星系的碰撞概率更大﹐威脅也更大。”王傑說。

  除此之外﹐鄧李才還談到另一種威脅﹕太陽進入紅巨星演化階段﹐在其膨脹到地球軌道之前﹐地球上的環境就會變得非常惡劣﹐不適宜生命存活。“但這也是幾十億年後的事情。”

  不過﹐英國團隊討論大麥哲倫雲與銀河系相撞﹑太陽系是否會被甩出銀河系或地球的命運如何﹐並不是他們研究的初衷。

  該研究團隊成員在文章發表前曾與王傑討論過。“研究團隊想說明的是﹐大麥哲倫雲與銀河系合併後﹐銀河系可能會變成一個‘普通’的星系。這樣就可以大大緩解銀河系和標準宇宙學模型預言的差距導致的壓力。”王傑表示。

  結果在部分報道中關注點卻變成了﹕銀河系會在20多億年後遭到大麥哲倫雲撞擊﹐太陽系甚至地球會因此被甩出去。

  銀河系是特殊的存在﹖ 可能因為我們身處其中

  那麼﹐卡洛斯及其團隊為何煞費苦心證明銀河系其實很普通呢﹖

  首先需要請出標準宇宙學常數-冷暗物質模型(Lambda-CDM model﹐LCDM)﹐它好比揭開宇宙奧秘的寶典﹐能解釋宇宙中的大部分現象﹐尤其可以對3000萬光年以上的大尺度結構進行很好的預言。

  但寶典也有不太靈的時候。王傑表示﹐LCDM目前能對尺度較大的宇宙進行較為準確的預言﹐用LCDM來解釋小尺度上的宇宙現象就會出現問題。“就好像我們身處高空﹐可以看到地球上無數只不同種類的螞蟻﹐它們的種類﹑總體數量以及分佈和模型預言的結果都相吻合﹐但當我們靠近觀察每一隻螞蟻時﹐螞蟻之間的差別可能就和預測出現差異了。”

  與之類似﹐對銀河系的長期觀測表明﹐LCDM的解釋存在不足。王傑介紹﹐銀河系特別的地方很多﹐比如上述研究所關注的﹕與同質量星系相比﹐銀河系中心的超大質量黑洞質量過小﹐銀暈的質量比較小且金屬豐度偏低﹐此外﹐銀河系還擁有大麥哲倫雲這樣的超大質量衛星星系。

  “目前來看﹐對LCDM的挑戰大部分都是來自我們對銀河系的觀測。因此﹐宇宙學家們一直在尋找合適的理論去解釋為何銀河系與標準模型預測不同﹐從而使標準模型能夠自洽。”王傑告訴記者﹐實際上﹐很多宇宙學家都試圖通過不同路徑做類似的研究工作。

  而卡洛斯與團隊運用數字模擬的方法尋找答案。他們模擬了1000個包含了銀河系﹑仙女星系和大麥哲倫雲的系統。模擬結果顯示﹐大麥哲倫雲會在20多億年後進入銀河系﹐在它們並和後﹐銀河系的上述特別之處就不存在了。

  王傑解釋道﹕“由於大麥哲倫雲質量較大﹐它進入銀河系星系盤後會帶來很大擾動﹐從而使得銀河系中的超大質量黑洞質量變大﹐被潮汐力肢解出去的恆星也會讓銀暈的質量增加﹑金屬豐度提高。如此一來﹐銀河系就變成了與標準模型預言相吻合的普通星系。”

  令人撓頭的是﹐解釋銀河系為何與其他星系不同本身就很矛盾。“銀河系之所以特別是因為我們對它的觀測更仔細。”王傑表示﹐觀測越仔細﹐當然越容易發現它與眾不同。代小佩

[責編﹕肖春芳]

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