銀河系與仙女座星系碰撞的不確定性

早在 1912 年，天文學家就意識到仙女座星系（當時認為是星雲）與銀河系，兩邊以秒速約 110 公里靠近。一世紀後，天文學家用哈伯太空望遠鏡測量仙女座星系側向運動，發現微不足道，以至於最終與銀河系迎面相撞幾乎是必然，兩個星系會在約 45 億年後激烈碰撞，最終合併成一龐大星系。

近期天文學家重新結合哈伯太空望遠鏡十多年觀測數據與蓋亞任務最新資料，重建銀河系與仙女座星系未來演化路徑，新觀測與電腦模擬結果找到另一種可能性，這場原認幾乎無可避免的銀河大碰撞，或許會有轉折。

▲ 兩個螺旋星系從分離、接近到碰撞合併的過程。1為兩個螺旋星系在太空背景下相距甚遠。2為兩星系面對面靠近，螺旋臂被彼此重力拉伸，開始出現交錯與牽引現象。3為星系正式碰撞合併，形成一個巨大X形狀亮白區域，表示恆星和氣體劇烈混合，斑駁深褐色塵埃雲疊加其上。（Source：ESA）

團隊分析哈伯和蓋亞資料，考慮22種可能影響銀河系與鄰近星系潛在碰撞的不同變量，並高達十萬次電腦模擬，稱為Monte Carlo simulations，延伸至100億年後。由於變數太多，每個變數都有誤差，累積起來不確定性相當大，結果顯示銀河系和仙女座接下來百億年內真正碰撞的機率只有約50%，換言之，另一半機率可能是擦身而過。團隊指預測星系相互作用的長期未來有很高不確定性，但新發現挑戰以往共識，顯示銀河系的命運懸而未決。

團隊也考慮仙女座星系衛星星系之一三角座星系（M33），以及銀河系衛星星系大麥哲倫星系（LMC）軌道影響。M33額外質量將銀河系稍微拉向它，然而LMC將銀河系拉離軌道平面，遠離仙女座星系。雖不代表LMC能使兩者免於合併，只是降低合併可能性。

這次分析更發現，星系互動不限主星系，衛星星系也扮演關鍵角色。約一半模擬中，兩個主星系會飛越彼此，距離約50萬光年或更短（相當於銀河系直徑五倍）。它們向外移動，但又會返回，並最終合併。軌道逐漸衰減是由最初環繞每個星系的巨大暗物質暈之間稱為動態摩擦的過程引起的。但多數狀況，星系距離甚至不足以使動態摩擦有效發揮作用，故兩個星系可繼續跳軌道華爾滋舞很長一段時間。

新結果仍顯示40億至50億年後，兩個星系約有2%機率正面碰撞。考慮到日漸暖化的太陽約十億年後會讓地球不適居，太陽也約50億年後燃燒殆盡，故與仙女座相撞是地球人最不需要擔心的事。論文即將發表於《Nature Astronomy》期刊。