地球20億年后被撞出銀河系？別杞人憂天了

兜兜有古泉

從月球是空心的到宇宙完全被“墻”包裹，再到快速射電暴是外星人發(fā)來(lái)的信號(hào)……關(guān)于宇宙的話題每隔一段時(shí)間就能引發(fā)一次輿論風(fēng)暴。

近日，英國(guó)杜倫大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上撰文指出，大麥哲倫云（LMC）可能在20多億年后與銀河系相撞。

消息一出，各種猜測(cè)如潮而至。比如有人說(shuō)，兩個(gè)星系的相撞火花四射，太陽(yáng)系會(huì)被甩出銀河系，地球生命卻因此逃過(guò)一劫。果真如此嗎？

太陽(yáng)系被甩出銀河系？這個(gè)概率非常小

實(shí)際上，這次的故事并不復(fù)雜。故事的主角是銀河系與它的衛(wèi)星星系——大麥哲倫云，這是銀河系衛(wèi)星星系中最亮、質(zhì)量最大的一個(gè)?！盁o(wú)論大麥哲倫云還是太陽(yáng)系，它們都處在銀河系的引力勢(shì)阱中，無(wú)論怎么蹦跶都難以跳出銀河系的如來(lái)佛掌。”中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員王杰說(shuō)。

“大麥哲倫是銀河系的小伙伴，它們之間本來(lái)就有一個(gè)相互作用的橋，好比手牽手?！敝锌圃簢?guó)家天文臺(tái)研究員鄧?yán)畈鸥嬖V記者，大麥哲倫云穿過(guò)銀河系是有可能的。但它穿過(guò)銀河系時(shí)，很可能面臨被銀河系撕碎的命運(yùn)，“因?yàn)殂y河系的質(zhì)量比大麥哲倫云大很多”。

進(jìn)行上述研究的英國(guó)卡洛斯·福倫克團(tuán)隊(duì)在計(jì)算機(jī)上模擬了大麥哲倫云與銀河系的相互作用，并測(cè)算出20多億年后二者可能相撞。

大麥哲倫云進(jìn)入銀河系后，太陽(yáng)系會(huì)怎樣呢？“無(wú)論大麥哲倫云怎樣穿過(guò)銀河系，以及這個(gè)過(guò)程中如何相互作用，都可能通過(guò)動(dòng)力學(xué)作用影響太陽(yáng)附近的銀河系盤結(jié)構(gòu)，從而影響包括太陽(yáng)在內(nèi)的恒星?！编?yán)畈鸥嬖V記者。

“大麥哲倫云穿過(guò)銀河系星系盤，特別是靠近太陽(yáng)系時(shí) ，太陽(yáng)系有可能掙脫銀河系的引力束縛，飛到銀暈之中?！蓖踅苷f(shuō)，當(dāng)太陽(yáng)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(guò)，王杰表示，這種情況發(fā)生的概率非常小。即便發(fā)生了，也可能不會(huì)給地球帶來(lái)致命影響，因?yàn)榈厍蚺c太陽(yáng)緊密地綁在一起，兩者分開(kāi)的可能性不會(huì)很大，地球不會(huì)陷入黑暗寒冷中。

對(duì)此，鄧?yán)畈疟硎菊J(rèn)同：“兩個(gè)星系相撞可能導(dǎo)致星系盤被破壞掉，形成無(wú)盤結(jié)構(gòu)的橢圓星系，這是星系尺度上相互作用的后果。但我們完全不必?fù)?dān)心這個(gè)過(guò)程會(huì)影響太陽(yáng)系行星系統(tǒng)，特別是我們關(guān)心的地球。”

但當(dāng)這兩個(gè)星系并和時(shí)，還有另外一個(gè)危險(xiǎn)：銀河系中央的黑洞會(huì)被激發(fā)，會(huì)產(chǎn)生大量的伽馬射線?！斑@些射線可能會(huì)影響地球的大氣層臭氧，但因?yàn)樘?yáng)系藏于銀河系盤中，距離也較遠(yuǎn)，應(yīng)該不會(huì)完全剝離地球的臭氧層，不會(huì)對(duì)地球上的萬(wàn)物構(gòu)成實(shí)質(zhì)性威脅?！?/font>

星系間的碰撞火花四射？沒(méi)有想象中的大場(chǎng)面

實(shí)際上，圍繞銀河系的衛(wèi)星星系有100多個(gè)，任何一個(gè)都有可能從太陽(yáng)系附近穿過(guò)去，而且可能比大麥哲倫云來(lái)得更早?！皬倪@個(gè)角度來(lái)看，太陽(yáng)系受擾動(dòng)的情況太多了。” 王杰說(shuō)。

幸運(yùn)的是，這些碰撞發(fā)生的概率也很小，且都不足以致命。這是因?yàn)橛钪鎸W(xué)上的相撞與我們尋常理解的相撞不同。王杰說(shuō)：“它們之間不是硬碰硬，不會(huì)像小行星撞地球那樣砸向彼此，而非?？赡苁遣良缍^(guò)。”

他解釋道，星系與星系之間的距離很遠(yuǎn)，哪怕離地球最近的仙女座星系，距離銀河系也有約250萬(wàn)光年之遙。而在星系內(nèi)部，物質(zhì)的分布也十分松散。所以它們之間的碰撞是“柔軟的”，并不會(huì)引起激烈的反應(yīng)。

所以，與其對(duì)著大麥哲倫云杞人憂天，不如關(guān)心其他潛在威脅。

首先，小行星對(duì)地球的碰撞更激烈?！皵?shù)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?！蓖踅苷f(shuō)。

除此之外，鄧?yán)畈胚€談到另一種威脅：太陽(yáng)進(jìn)入紅巨星演化階段，在其膨脹到地球軌道之前，地球上的環(huán)境就會(huì)變得非常惡劣，不適宜生命存活?！暗@也是幾十億年后的事情?！?/font>

不過(guò)，英國(guó)團(tuán)隊(duì)討論大麥哲倫云與銀河系相撞、太陽(yáng)系是否會(huì)被甩出銀河系或地球的命運(yùn)如何，并不是他們研究的初衷。

該研究團(tuán)隊(duì)成員在文章發(fā)表前曾與王杰討論過(guò)?！把芯繄F(tuán)隊(duì)想說(shuō)明的是，大麥哲倫云與銀河系合并后，銀河系可能會(huì)變成一個(gè)‘普通’的星系。這樣就可以大大緩解銀河系和標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型預(yù)言的差距導(dǎo)致的壓力?！蓖踅鼙硎?。

結(jié)果在部分報(bào)道中關(guān)注點(diǎn)卻變成了：銀河系會(huì)在20多億年后遭到大麥哲倫云撞擊，太陽(yáng)系甚至地球會(huì)因此被甩出去。

銀河系是特殊的存在？可能因?yàn)槲覀兩硖幤渲?/font>

那么，卡洛斯及其團(tuán)隊(duì)為何煞費(fèi)苦心證明銀河系其實(shí)很普通呢？

首先需要請(qǐng)出標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)常數(shù)-冷暗物質(zhì)模型（Lambda-CDM model，LCDM），它好比揭開(kāi)宇宙奧秘的寶典，能解釋宇宙中的大部分現(xiàn)象，尤其可以對(duì)3000萬(wàn)光年以上的大尺度結(jié)構(gòu)進(jìn)行很好的預(yù)言。

但寶典也有不太靈的時(shí)候。王杰表示，LCDM目前能對(duì)尺度較大的宇宙進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)言，用LCDM來(lái)解釋小尺度上的宇宙現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題?！熬秃孟裎覀兩硖幐呖?，可以看到地球上無(wú)數(shù)只不同種類的螞蟻，它們的種類、總體數(shù)量以及分布和模型預(yù)言的結(jié)果都相吻合，但當(dāng)我們靠近觀察每一只螞蟻時(shí)，螞蟻之間的差別可能就和預(yù)測(cè)出現(xiàn)差異了?！?/font>

與之類似，對(duì)銀河系的長(zhǎng)期觀測(cè)表明，LCDM的解釋存在不足。王杰介紹，銀河系特別的地方很多，比如上述研究所關(guān)注的：與同質(zhì)量星系相比，銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞質(zhì)量過(guò)小，銀暈的質(zhì)量比較小且金屬豐度偏低，此外，銀河系還擁有大麥哲倫云這樣的超大質(zhì)量衛(wèi)星星系。

“目前來(lái)看，對(duì)LCDM的挑戰(zhàn)大部分都是來(lái)自我們對(duì)銀河系的觀測(cè)。因此，宇宙學(xué)家們一直在尋找合適的理論去解釋為何銀河系與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)不同，從而使標(biāo)準(zhǔn)模型能夠自洽。”王杰告訴記者，實(shí)際上，很多宇宙學(xué)家都試圖通過(guò)不同路徑做類似的研究工作。

而卡洛斯與團(tuán)隊(duì)運(yùn)用數(shù)字模擬的方法尋找答案。他們模擬了1000個(gè)包含了銀河系、仙女星系和大麥哲倫云的系統(tǒng)。模擬結(jié)果顯示，大麥哲倫云會(huì)在20多億年后進(jìn)入銀河系，在它們并和后，銀河系的上述特別之處就不存在了。

王杰解釋道：“由于大麥哲倫云質(zhì)量較大，它進(jìn)入銀河系星系盤后會(huì)帶來(lái)很大擾動(dòng)，從而使得銀河系中的超大質(zhì)量黑洞質(zhì)量變大，被潮汐力肢解出去的恒星也會(huì)讓銀暈的質(zhì)量增加、金屬豐度提高。如此一來(lái)，銀河系就變成了與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言相吻合的普通星系?！?/font>

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?！般y河系之所以特別是因?yàn)槲覀儗?duì)它的觀測(cè)更仔細(xì)?！蓖踅鼙硎荆^測(cè)越仔細(xì)，當(dāng)然越容易發(fā)現(xiàn)它與眾不同。