銀河系和仙女星系到底有多大？相距多遠？最新數據揭秘

我相信大家在很早的時候就聽說過, 銀河系未來會和仙女座星系相撞。 甚至科學家還做過震撼的模擬視頻。 但真實的情況可能和你想像的有點不一樣。 我們和仙女座之間,其實依然隔著極其遙遠的距離。 別忘了,就算是我們今天用肉眼去觀察仙女座, 那也是254萬年前它發出的光。 那麼問題來了,在宇宙的尺度下, 銀河系和仙女座真實距離是多少呢? 上面這兩張圖片,左邊是科學家模擬銀河系和仙女座。 看上去好像已經撞上了, 但實際情況是右邊的圖片纔是真實的情況。 銀河系和仙女系依然有254萬光年的距離。 因為根據星系光譜數據, 仙女座是極少數呈現南宜的星系。 這也就是說,仙女座其實正在靠近銀河系, 但是最快也需要37億年後, 它將從車後方撞上銀河系, 然後這兩個星系群將開始融合, 並形成一個新的星系,銀河仙女座星系。 應該很少有人意識到,光年除了是一個距離單位, 某種意義上,它也是看作一個時間單位。 因為光速就是在我們宇宙中傳遞速度的上限, 因為一光年除了代表距離, 也意味著光已經跑了一年了。 因此仙女座星系254萬光年的距離, 意味著我們現在看到的仙女座星系, 其實是它254萬年前的樣子。 相似的情況在太陽系內也能找到, 地球和月球的距離是38萬公里, 而光速每秒有30萬公里, 所以我們看到月球的永遠是1秒多之前的月亮, 地球和太陽的距離是1.5億公里, 所以我們看到太陽永遠是8分20秒之前的太陽。 依此內推,4.22光年外的比丁星, 數十億光年的其他星系, 還有465億光年外的可觀測宇宙的邊界, 其實都是很早以前發生過的事情, 我們現在看到的它們,都是過去的它們而已。 它們目前的狀態我們永遠不可能知道, 整個宇宙對於人類而言就像是一場提前放映的電影, 天文學家不論用什麼設備, 最後只能看到宇宙過去而不是現在。 在銀河系和仙女座星系之間, 是不是存在著一片254萬光年的虛空? 事實上,在這兩個星系之間, 星系空間看上去是一片黑暗, 但也不至於什麼都沒有。 萬有引力是星系的塑造者, 由於早期宇宙的物質密度並不是絕對平均的, 因此萬有引力就會使宇宙中的物質向密集較高的區域聚集, 並最終形成了我們現在所看到的各式各樣的星系。 然而在星系之間也絕對不是真空的, 這裡依然存在著非常稀疏的等體子氣體和塵埃, 我們可以將它們統稱為星系物質。 非常明顯的是, 在銀河系和仙女座星系之間同樣存在著這樣的物質。 在過去的一段時間裡, 天文學家早就發現了銀河系存在一些超高速恆星, 顧名思義,這些恆星的速度都非常快, 例如在2025年發現的US708, 它的速度就達到了每秒鐘1200公里, 而在2019年發現了一顆S5-HVSE, 這個行星的速度達到了每秒鐘1700公里以上。 現在我們都知道, 當一個物體的速度達到了第三宇宙速度的時候, 它就可以憑藉著自身的慣性擺脫太陽系的引力束縛。 同樣的道理,如果一個物體的速度足夠高, 它也可以擺脫銀河系的引力束縛, 我們可以將這個速度稱之為第四宇宙速度。 雖然我們暫時還不能精確地定義第四宇宙速度, 但是可以肯定的是,超高速恆星, 它的速度肯定比第四宇宙速度要快得多。 這就意味著,如果不出意外的話, 它們在未來肯定會離開銀河系。 其實,超高速恆星並不神祕。 比如說,當雙星系統中的兩個恆星, 互相圍繞著對方高速旋轉的時候, 其中一個恆星不幸被超大質量黑洞吞食, 另一個恆星就會被以極高的速度拋出去。 除此之外,在天體碰撞、超新星爆發等這樣的高能事件中, 一些天體也可能會捕捉到足以擺脫銀河系引力的速度, 在經歷了漫長的時間之後, 它們也可能會成為銀河系之外空間的頭囊天體。 這樣的情形在宇宙中是非常普遍的。 也就是說,除了銀河系之外, 仙女座星系以及宇宙中的其他星系, 同樣也被時不時地向宇宙拋出一些頭囊的天體。 所以我們完全可以相信, 在銀河系和仙女座星系之間的黑暗區域中, 肯定存在著不少的頭囊天體。 只不過由於觀測水平有限, 我們暫時還沒有發現它們而已。 相撞,合併,這些關鍵詞聽起來都很嚇人。 說起銀河系和仙女座星系,天文學家都很不陌生。 銀河系是地球所在的星系, 我們最早聽到的關於星空的傳說大多都是來自這裡。 而仙女座星系,因為是銀河系最近的大星系, 也一直受到人們的關注。 仙女座星系又叫做M31, 人類早在一千多年前就已經觀測到了仙女座星系, 曾經一度以為它是一個星雲。 直到二十世紀初, 天文學家才認識到仙女座星系獨立於銀河系。 說到這兩個星系有什麼共同的特點, 那就是很大,非常大。 銀河系擁有1500億顆恆星, 而仙女座星系它更大, 天文觀測發現它比銀河系大了一倍, 大約有3000億顆恆星, 不僅質量是銀河系的兩倍, 直徑也至少是銀河系的兩倍。 根據科學家觀測, 仙女座星系是本星系群中最大的星系, 它以每秒300公里的速度向銀河系運動, 所以才被認為銀河系會和仙女系要相撞。 而實際上,兩者相遇大約要在四五十億年後, 最後合併融合成一個星系。 太陽與最近的比林星大約是4.22光年, 其他的恆星比這要更遠。 當銀河系和仙女座星系相撞的時候, 絕大多數的恆星都會在相互的距離之間穿插而過, 直接相撞的概率非常之小。 如果你非要腦補一下的話, 兩個大的星系相撞的畫面, 兩個龐大的星系撞在一起, 二者加起來有4500億個恆星撞到一起, 畫面肯定很刺激。 但實際上是你想多了, 天文學家曾經對此做出過精密的計算, 發現當星系相撞的時候, 雖然兩者之間的碰撞合併不可避免, 但恆星直接相撞的概率幾乎為停。 這個聽起來好像有點不合理, 但實際上這是因為恆星的密度太低。 雖然恆星的體積在人類的眼中是非常龐大, 但是恆星與恆星之間的間隙卻要比恆星本身要大得多。 比如太陽系直徑是140萬公里, 但是在太陽系最近的比丁星卻隔著4.22光年, 其他的恆星比這要更遠。 以萬公里為單位的直徑, 對比光年,這差距可不是一般的大。 所以才會出現科學家預測的情況, 當銀河系和先宇宙星系相撞的時候, 絕大多數的恆星都會在相互的空隙間穿插而過, 直接相撞的概率幾乎為零。 在宇宙中,有一個叫烏鴉座的星系, 距離我們有4500萬光年, 它就是由兩個螺旋星系發生碰撞後產生的產物。 大約在12億年前, 觸鬚星系仍然是分離的兩個星系, 大約9億年前, NGC4038和NGC4039兩個圓星系開始接觸, 大約6億年前, 兩個星系交錯而過, 正如天文學家預測的那樣, 因為密度極低, 星系中大部分空間都是空曠的, 星系之間並不會像人們想像中的那樣發生碰撞。 這兩個碰撞的星系彼此穿過對方, 等到3億年前, 這兩個星系在強大的潮汐引力下不斷交融, 開始逐漸變成我們今天所見到的模樣。 觸鬚星系的合併過程基本上可以看出, 銀河系和仙女座星系未來的合併過程。 多數的星系在它們一生中, 至少會經歷一次重大的碰撞。 在大多數情況下, 星系碰撞只會損失一些星系外部的恆星, 它們被強大的引力牽走, 然後被拋向太空。 在天文學家看來, 相撞這件事真算不上什麼大事, 不僅是因為它靜止緩慢,年代久遠, 也不僅是因為星球撞到一起的概率極低。 更重要的是, 星系的碰撞在宇宙中實在相當普遍。 星系合併後的模樣, 與合併星系的質量彼此是有關係的。 比如其中一個星系比另一個星系質量大3倍以上, 那麼這樣的合併稱之為次合併。 小星系會被大星系吸收掉, 對於主要的星系並沒有太大的影響。 如果兩個星系差不多, 這個時候對於星系影響會比較大。 星系的碰撞也是星系演化的關鍵, 它不僅會帶來毀滅, 也可能會帶來新生。 哈勃空間望遠鏡曾經在幾年的時間裡, 30億光年內的123個極量的紅外星系進行搜索, 結果發現其中有30%有明顯的多重合併。 科學家們認為, 在宇宙的早期,星系碰撞經常發生, 因而誕生了許多新的恆星,銀河系和仙女座星系。 它們正在彼此靠近, 它們之間的距離雖然達到了254萬光年, 但是在宇宙的時間尺度裡, 這並不遙遠, 大約再過41年, 這兩大星系將會真正的碰撞並合併, 形成一個全新的銀河仙女系。 在那之前, 我們依然能在夜空中靜靜地仰望這位鄰居, 想像在未來的星系交融的壯麗景觀。 宇宙如此浩瀚而我們的故事才剛剛開始。 以上言論不代表本臺立場