仙女座星系已死、星系死亡的原因

银河系仙女座大碰撞的灾难，将会在45亿年后发生？地球能否幸免？

2015年4月14日，一封普普通通的辞职信被递交了上去，谁也没想到的是，这封辞职信上面短短的10个字居然火爆了网络，成为了当时乃至现在都格外火爆的网络用语。

这辞职信上面的10个文字很简单——世界那么大，我想去看看。

是的，我们这个世界非常大，甚至可以说是远远超出了常人的想象，这封辞职信所言还只是想去看看中国、看看地球的美好风光，但实际上地球其实也不过是太阳附近的一颗小小行星罢了。

就连我们所在的太阳系，若是缩小再缩小，它也只是银河系中的一粒微尘，甚至都不在银河系的主旋臂上，更别提银河系之外还有本星系群，再外还有室女座超星系团等等。一直到最后的宇宙当前已知最大结构——大尺度纤维状结构，这些共同组成了无垠的宇宙空间。

在天文望远镜被发明以来，近代天文学得到了突破性的发展，人们能够真切观察到神秘且遥远的宇宙，能深入观测到每一个天体的变化与无穷。

随着天文设备的不断革新，天文学家们在发现了更多的宇宙真实的同时，也察觉到了一些即将发生在未来的灾难——本星系群的仙女座星系将在未来与银河系发生大碰撞。

仙女座星系

仙女座星系早在18世纪时期就已经被天文学家们察觉到了，伊曼努埃尔·康德甚至在当时就认为这或许是一个巨大的恒星系统，当然，恒星系统不仅仅是指类似于太阳系这样的行星围绕恒星旋转的现象，也指星团或者星系，即一些恒星受到引力约束而互相环绕的系统。

然而由于当时技术并不算发达，这位天文学家的说法一直都没有得到确切的证据，直到上个世纪20年代，另外一位天文学家发现了在仙女座星系的外区检验并且确认了其他属于该星系的恒星，才使得这一说法被证实。

在2012年以前，同样是因为技术上的不足，天文学家们只能凭借着“多普勒效应”，即观测星系恒星光谱线的变化，来分析出仙女座星系在人类观察者视线方向的速度，可我们很难测量出仙女座星系与视线方向垂直的运动速度。

多普勒效应

根据“多普勒效应”，天文学家们已经得知了仙女座星系在当时正朝着地球以每秒钟120公里的径向速度靠近，可因为缺乏其他的相关数据，天文学家们还无法得知它是否会与银河系发生碰撞。

到了2012年，天文学家们利用哈勃空间望远镜，以其优于地面天文台的强大功能分析了仙女座星系在2010年到2012年两年时间的运动状态，发现它相比银河系而言，切向速度或侧向速度相对来说比切向的接近速度要小。

这两个星系的横向速度都比天文学家们之前预测得要小很多，因此他们认为，银河系与仙女座星系或许将在39亿年左右的时间点发生碰撞。

仙女座星系与银河系

然而在2019年2月26日，美国国家地理却表示，仙女座星系正以每秒300千米的速度奔向银河系，两者发生碰撞的时间并不在39亿年左右，而是会向后推迟6亿年的时间，换句话说，这场灾难大概会发生在45亿年后。

假设我们不考虑其他的复杂影响，只单单猜想当银河系与仙女座星系发生碰撞，地球会变得什么样子呢？能否幸免于难呢？

计算机模拟撞击过程

可能很多人会认为，两个巨大的星系互相撞击，必然会导致无数的恒星相碰撞，进而造成巨量的恒星因为撞击而死亡，同时恒星之间的相撞也会爆发出强烈的辐射和能量等，届时地球周围的环境将会更加恶劣和危险。

若是不幸运的话，太阳系可能也会被“不速之客”影响，地球也将会不复存在。

但是事实却并非如此，因为不管是银河系还是仙女座星系，这两个星系的实际恒星密度都不高，恒星之间的距离非常遥远。

哈勃望远镜拍摄的银河系内球状星团M15

虽然宇宙中各大天体的体积对于人类而言都格外庞大，但是我们需要知道的是，恒星与恒星之间距离单位是以光年为起步的，太阳距离最近的恒星都隔着4.22光年，更别说其他恒星了。

也因此，我国的天文学家苟利军表示，银河系与仙女座星系的相撞对地球的影响非常小。

更有天文学家们针对两者的撞击进行了计算，发现虽然银河系与仙女座星系未来必然会发生撞击，以及融合成一个更大的星系，但两个星系的恒星相撞概率几乎为零，极其渺茫。

这意味着绝大多数的恒星其实都是互相从空隙中穿过，太阳系极大可能并不会受到太多的影响，甚至那时候如果还有人类存在，我们将会从天空中看到史无前例的绚丽“灯光秀”。

尽管从上面来看，地球基本上能够在两大星系的悍然撞击合并下幸免，但是影响地球演化之路的并非仅仅只有星系相撞这一种。

我们需要知道的是，地球本身是非常脆弱的，它之所以能在几十亿年里一直处在太阳的宜居带之中，并且源源不断的在各种各样的灭绝与灾难中重回新生，推动数次大灭绝下残存的物种再次壮大的原因其实是多种因素共同维护而成的。

地球如今的繁荣昌盛，离不开太阳系外的日光层对宇宙辐射的防护，离不开木星强大的引力下对误闯的陨石、小行星等外来物的防线，也离不开地球外几十亿年来默默抵挡了大量危险陨石的月球等等。

月球表面

如果有一颗巨大的陨石在巧合之下突破了木星的引力牵制，也跨过了月球的第二重防线，直直轰击在地球上，那么引起了第五次大灭绝的惨状将再次发生在地球，甚至若是威力再巨大一些，地球也将会就此沉寂，成为如同火星一样的荒星。

就算我们不考虑陨石坠落等意外现象，太阳作为一颗寿命为100亿年的黄矮星，如今已经走过了它一半的生命之旅，大概有45.7亿年的岁数了。

这也意味着，太阳将会在50亿年左右的时间耗尽内核处的氢元素，核聚变开始燃烧更高质量的元素，太阳也会向外膨胀，直到外层蔓延至地球甚至是火星所在的位置。

太阳未来

虽然在这里看来，太阳死亡的时间远比银河系与仙女座星系碰撞的时间要晚，但是随着太阳的不断燃烧，其光度大概每10亿年就会增加10%左右，同时温度也在持续缓慢地上升。

如果按照这样的增长速度，地球根本等不到什么太阳变成红巨星，直接将会在10亿年后被过高的温度烤炙地表，导致地表温度过高，液态水也无法再存在，可想而知，以液态水为生存必备条件之一的地球生命也将会走向灭绝。

当然，在10亿年以后生命无法存活的时候，如果人类还存在于地球上，那么我们必然已经想出了应对一切宇宙变化的解决办法。

毕竟人类的科技发展速度是众所周知的迅速，尽管在如今身处时代的洪流中的我们可能无法察觉到科技的变化速度，但是纵观人类历史，我们的科技飞速发展也才过去了短短几百年，却已经日新月异，这是在过去几十年的人们无法想到的盛景。

到了未来，人类可能已经发展出了能在地下生存、利用各种元素制造水源，并且模拟水循环系统，能自行“创造”出一方小世界。

而在太阳即将迎来死亡，地球彻底终结之前，人类必然已经制造出了能星际航行的宇宙飞船，前往另外一颗更加适宜的类地行星，携带着地球本来的物种样本，在遥远的世界里发展出了第二颗“地球”。

我们将无惧宇宙，将明白宇宙的一切发展规律，我们会长久地生存下去，直到宇宙熵增到终结。

37.5亿年后，仙女座星系将撞上银河系，天文学家：无需担心

你现在看到的这张照片，是天文学家模拟出的37.5亿年后，银河系与仙女座星系相撞时，我们在地球上所能看到的景象。

其中原本横贯夜空的银河，已经在引力的作用下与仙女座星系的一条旋臂糅合在了一起，数千亿颗恒星正在彼此互相穿过，而后重新稳定轨道。

天文学界预计，银河系与仙女座星系的碰撞融合过程将持续55亿年，到最后两个星系内的1.4万亿颗恒星，会组成一个新的椭圆星系，名字叫银河仙女系。

但相比星系相撞的后果，大部分人更想知道的是；

在不断加速膨胀的宇宙中，银河系与仙女座星系为什么还能撞到一起呢？

20世纪初，美国天文学家哈勃通过造父变星，确定了银河系并不是宇宙中唯一的星系，在它之外还有着许多其他星系，254万光年外的仙女座就是其中之一，它的直径达到了20万光年，内部有多达1万亿颗恒星。

但发现河外星系，和后面的测定星系光谱相比，就算不得什么大功劳了，因为后来测定的绝大部分星系都在红移的数据事实，直接把宇宙学和天文学带进了一个新的时代。

简单来说，星系的红移现象说明它们和银河系的距离正在越来越远，换言之也就是说，我们的宇宙正在膨胀，但哈勃同时也注意到，宇宙膨胀的力量似乎并不大，因为并不是所有的星系都在远离银河系。

至少仙女座星系的光谱数据显示它在蓝移，也就是说254万光年外的仙女座此刻正在靠近银河系，最快37.5亿年后就会从侧面撞上我们。

直到上世纪末，宇宙学家们才有了答案，因为宇宙学模型中加入了一个占比68.3%的暗能量，它正在让宇宙加速膨胀，不过这种膨胀速度并不快，只有67.3千米每秒/每百万秒差距（67.3 km/s/Mpc），也就是每隔326万光年，星系远离地球的速度就会增加67.3km/s，而仙女座距离银河系只有254万光年。

这么近的距离，决定了两个星系彼此吸引的引力强度，是超过宇宙膨胀本身的强度的，所以银河系与仙女座星系才能在不断加速膨胀的宇宙中撞到一起。

而对距离银河系更远的星系们来说，银河系的引力对它们的影响已经微乎其微了，所以它们就开始屈服于宇宙膨胀的力量，以越来越快的速度远离银河系，并且根据天文学家的计算，145亿光年外的星系，远离银河系的速度就超过了光速.

也就是说一旦星系和银河系的距离超过145亿光年，它发出的光子就永远到不了地球了，只能永远在路上飞。

和大部分想象中兵对兵将对将的碰撞不同，两个星系未来的碰撞完全是引力层面的交锋，并不会出现太阳和其他恒星相撞，地球和其他行星相撞的情况，到时候唯一有可能影响到太阳系的，只有仙女座星系中的黑洞。

如果一颗黑洞在未来的碰撞中闯入了太阳系，那么太阳系的引力平衡就会被打破，地球到时候会像石子被弹弓打飞一样，被黑洞的引力弹飞到宇宙深处，从此成为真正意义上的流浪地球，在宇宙中居无定所。

好在这些几十亿年后才会发生事并不会影响到我们，甚至人类文明能不能撑到37.5亿年后都不好说，毕竟一个文明的发展过程是存在很多变数的，唯一可以肯定的是，人类在未来一定会离开地球甚至太阳系，成为真正的多行星物种。

身为智慧文明，如果直到灭亡也没离开过母星和母恒星系，没见识过宇宙的广阔，岂不是很悲剧的一件事？

在科学家的注视下，银河系“隔壁”的仙女座星系，有颗恒星不见了

仙女座星系距离我们约254万光年，其直径约为22万光年，拥有大约1万亿颗恒星，在本星系群之中，这个庞大的星系算得上是银河系的“隔壁邻居”了，正因为如此，它也成为了科学家们在探索宇宙时重点关注的星系之一。

根据一项来自麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所近日发表的研究，在科学家的注视下，银河系“隔壁”的仙女座星系，有一颗恒星不见了，下面我们就来看看这具体是怎么回事。

这颗恒星被命名为“M31-2014-DS1”，早在2012年，科学家就注意到了它的存在，观测数据显示，“M31-2014-DS1”是一颗演化到“生命末期”的超巨星，其质量大约是太阳质量的6.7倍，考虑到这颗恒星在过去的演化过程中会出现大量的质量损失，科学家估计它的初始质量要比这大得多，估计是太阳质量的20倍左右。

2014年，“M31-2014-DS1”被拍到在可见光和外波段上发出明亮的光芒，并在接下来的连续一千多天亮度都保持稳定，然而，从2016年起，它的亮度就开始不断衰减，到2019年已经明显暗淡下来，而到了2023年，这颗恒星就完全从可见光和红外波段中消失不见了，好像从未存在过一样。

需要知道的是，恒星可不会随随便便就在宇宙中消失，通常来讲，像比邻星这样的低质量恒星会缓缓熄灭，像一支逐渐燃尽的蜡烛，像太阳这样的中等质量恒星则会先膨胀成红巨星，然后其外层物质会演化成行星状星云，残留的核心则会演化成白矮星。

而那些初始质量达到太阳质量的8倍以上的大质量恒星则更为壮观——它们会在生命的尽头以“超新星爆发”的方式告别宇宙。

这种爆发在短时间内释放出的能量，堪比太阳在其100亿年的主序星阶段释放出的总能量（甚至更高），其亮度足以将恒星所在的整个星系照亮，在爆发之后，其残留的核心会演化成黑洞或中子星。

据此可知，像“M31-2014-DS1”这样的恒星在消亡之时，应该是会发生“超新星爆发”的，然而在科学家的注视下，这颗恒星却并没有轰轰烈烈地爆发，而是悄无声息地消失不见了。为什么会这样呢？难道这是被传说中高级文明的杰作吗？

不得不说，关于高级文明的猜测确实很迷人，我们也不能完全排除这种可能，不过从科学的角度出发，我们更应该从自然形成的角度来进行解释，怎么解释呢？对此，科学家给出的观点是，“M31-2014-DS1”可能是“失败的超新星”。

简单来讲，当一颗大质量恒星核心的“核燃料”消耗殆尽，会因为内部骤然失压而猛烈坍缩，这会导致恒星核心密度极度升高，使该区域的电子与质子结合成中子，而这个过程会释放出大量的中微子（电子中微子）。

这些中微子极为密集并且携带着巨大的能量，通常情况下，它们会形成威力极大的冲击波，进而将恒星的外层物质“炸”飞，引发一场壮丽的“超新星爆发”。

然而假如恒星的外层物质太过“沉重”，就可能造成中微子冲击波的能量不足，以至于无法将这些物质“炸”飞，在这种情况下，恒星的外层物质就会在引力的作用下重重地压向核心，直到核心坍缩成一个黑洞，而这样的现象，就被称为“失败的超新星”。

可以看到，在此过程中，恒星“跳”过了“超新星爆发”这一环节，直接坍缩成了黑洞，因此可以说，如果“M31-2014-DS1”也是属于这种情况，那这颗恒星的消失不见也就说得通了。

科学家表示，除了银河系“隔壁”的仙女座星系之外，类似的情况还在别的星系出现过，比如说在距离我们大约2200万光年的“NGC 6946”星系中，就曾经有过一颗被称为“N6946-BH1”的恒星，在2009年的时候，它也像“M31-2014-DS1”一样消失不见了，所以从理论上来讲，它应该是另一个“失败的超新星”。

当然了，就目前的情况来看，这只是一种合理的推测，具体是怎么回事，还有待进一步的探索。

参考资料：The disappearance of a massive star marking the birth of a black hole in M31，arxiv.org/abs/2410.14778v1