Zderzenie Andromedy z Drogą Mleczną — definicja, skutki i termin (~4 mld lat)

Zderzenie Andromedy z Drogą Mleczną za ~4 mld lat — definicja, przyczyny i przewidywane skutki dla galaktyk i Układu Słonecznego. Terminy i najnowsze badania.

Zderzenie Drogi Mlecznej i Andromedy nastąpi za około cztery miliardy lat. To zderzenie nie będzie jednak zderzeniem w sensie zderzenia pojedynczych gwiazd, lecz stopniową fuzją dwóch ogromnych systemów gwiazd, gazu i ciemnej materii.

Dowody i obserwacje

Galaktyka Andromedy zbliża się do Drogi Mlecznej z prędkością około 110 kilometrów na sekundę (68 mil/s), na co wskazuje jej przesunięcie ku czerwieni (w rzeczywistości przesunięcie ku błękitowi, bo Andromeda zbliża się do nas). Do 2012 roku nie było pewności, czy ewentualne zderzenie na pewno nastąpi, ponieważ jej ruch właściwy (prędkość poprzeczna) był zbyt mały, aby go precyzyjnie zmierzyć. W 2012 roku naukowcy doszli jednak do wniosku, że do kolizji na pewno dojdzie. Użyli Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, aby z dużą dokładnością śledzić ruch gwiazd w Andromedzie w latach 2002–2010. Pomiar wykazał, że prędkość styczna Andromedy w stosunku do Drogi Mlecznej jest znacznie mniejsza niż prędkość zbliżania się, co oznacza tor ruchu prowadzący do połączenia obu galaktyk. Późniejsze obserwacje, w tym dane z misji Gaia, dodatkowo potwierdziły kierunek i tempo tego zbliżania.

Przebieg zderzenia i harmonogram

Na podstawie symulacji numerycznych i obecnych pomiarów przewiduje się typowy scenariusz:

• Za ~4 miliardy lat nastąpi pierwszy bliski przelot/okres pierwszego zbliżenia — galaktyki silnie oddziałają grawitacyjnie, tworząc pływowe strumienie gwiazd i zniekształcenia spiralne.
• Po kilku miliardach lat systemy będą oscylować i ponownie zbliżać się; ostateczna fuzja jądra obu galaktyk nastąpi prawdopodobnie za ~6 miliardów lat (czas zależny od dokładnych parametrów orbit i masy halo ciemnej materii).
• Końcowy rezultat to zazwyczaj jedna większa galaktyka eliptyczna lub soczewkowata, często nazywana potocznie Milkomedą lub Milkdromedą. Układ ulegnie znacznemu przemeblowaniu przez grawitacyjne mieszanie gwiazd i gazu.

Skutki dla galaktyk i dla Układu Słonecznego

• Struktura galaktyk: zderzenie zniszczy dyskowe ułożenie spiralne obu galaktyk, rozciągnie gwiazdy w pływowe ogony i mosty, a po zaniknięciu ruchów zależnych od rotacji powstanie bardziej kulisty lub elipsoidalny kształt.
• Formowanie gwiazd: kompresja gazu podczas zbliżeń spowoduje epizody intensywnego tworzenia gwiazd (tzw. starbursty), choć ilość paliwa (zimnego gazu) decyduje o sile tego efektu.
• Supermasywne czarne dziury: centra obu galaktyk zawierają prawdopodobnie supermasywne czarne dziury. Po fuzji galaktyk ich czarne dziury mogą zbliżyć się i ostatecznie zlać, emitując fale grawitacyjne i dając impuls energetyczny do otoczenia.
• Gwiazdy: chociaż gęstość przestrzenna gwiazd jest duża, odległości między nimi są ogromne, więc bezpośrednie zderzenia gwiazd są bardzo mało prawdopodobne. Zamiast tego gwiazdy mogą zmienić orbity, zostać wyrzucone na zewnątrz lub przenieść się bliżej centrum nowej galaktyki.
• Układ Słoneczny: Układ Słoneczny prawdopodobnie nie zostanie zniszczony bezpośrednio przez kolizję. Jednak oddziaływania grawitacyjne mogą zmienić orbitę Słońca w ramach nowej galaktyki i istnieje niewielkie, ale niezerowe ryzyko bliskiego przelotu gwiazdy, który mógłby zaburzyć zewnętrzne obszary Układu Słonecznego (np. obłok Oorta). Trzeba jednak pamiętać, że za ~5 miliardów lat Słońce samoczynnie przejdzie w fazę czerwonego olbrzyma, co jest ważniejszym czynnikiem dla losów Ziemi niż fuzja galaktyk.

Przykłady i kontekst

Takie kolizje są w kosmicznej skali stosunkowo częste. Andromeda w przeszłości zderzyła się z co najmniej jedną inną galaktyką — ślady takiej przeszłej fuzji w Andromedzie widoczne są jako struktury pływowe i strumienie gwiazd. Kilka galaktyk karłowatych, takich jak SagDEG, już zderza się z Drogą Mleczną i łączy się z nią, dostarczając gwiazd i materii do naszej galaktyki. Galaktyki Anteny są znanym przykładem zderzenia dwóch w przybliżeniu równych galaktyk spiralnych, które tworzy długie pływowe ramiona i intensywnie formuje gwiazdy.

Co dalej i jak obserwujemy przyszłość

Symulacje komputerowe, oparte na obecnych pomiarach prędkości i mas, pozwalają modelować różne scenariusze fuzji. Dokładne przewidywanie jest ograniczone przez niepewności mas halo ciemnej materii, trajektorii satelitów (np. M33) i przyszłych oddziaływań z pobliskimi galaktykami. Jednak konsensus jest jasny: Droga Mleczna i Andromeda połączą się w jedną większą galaktykę w następnych kilku miliardach lat, przekształcając obie w inny typ układu galaktycznego i pozostawiając po sobie długotrwałe pływowe struktury oraz nowe pokolenia gwiazd.

Pytania i odpowiedzi

P: Kiedy nastąpi zderzenie Drogi Mlecznej i Andromedy?

P: Jak szybko Andromeda zbliża się do Drogi Mlecznej?

P: Czy przed 2012 rokiem było wiadomo, czy dojdzie do zderzenia Drogi Mlecznej z Andromedą?

P: W jaki sposób naukowcy doszli do wniosku, że zderzenie Drogi Mlecznej i Andromedy na pewno nastąpi?

P: Czy Andromeda zderzyła się z inną galaktyką w przeszłości?

P: Co powinno się wydarzyć, gdy Andromeda zderzy się z Drogą Mleczną?

P: Czy zderzenia galaktyk są powszechne?

Szukaj według litery