那天晚饭后,天文学家老周突然说了一句让我记到现在的话
“银河系大概会死得比我们想象的体面一点。”他拿筷子戳着盘子里的清蒸鲈鱼,语气像在聊明天会不会下雨。
我当时差点被一口汤呛到,银河系?死?这事儿还能用“体面”来形容?
老周在天文台干了二十多年,平日里话不多,但每次开口都带着一种奇特的笃定,他说这个结论其实在天文学家圈子里已经不算新鲜事了,只是普通人很少有机会听说——毕竟我们连下个月的房租都操心不过来,谁有空管几十亿年后的事呢。
但那天晚上我还是忍不住追问了下去,于是老周放下筷子,给我讲了一个关于银河系命运的、跨度长得令人眩晕的故事。
几十年前,天文学家就在偷偷画银河系的“死亡倒计时”
最早把这件事摆上台面来讨论的,是哈勃。不是那个望远镜,是埃德温·哈勃本人,上世纪二三十年代,他发现了一个要命的事实:远处的星系几乎都在远离我们,而且越远的跑得越快,宇宙在膨胀,这件事本身就已经够让人失眠了,但更刺激的还在后面。
哈勃当时就意识到,如果顺着这个趋势往回推,我们旁边的仙女座星系(M31)没准儿正冲着银河系迎面而来,他没能完全确认这件事,因为他那个年代的观测精度还不够,但到了21世纪,天文学家依靠哈勃空间望远镜和盖亚卫星的精确测量,彻底把这事儿坐实了:
仙女座星系正以每秒约110公里的速度朝银河系冲过来。
我第一次听到这个数字的时候,脑子里浮现的画面是两列火车在夜雾中对向行驶,司机都没开灯,但老周说,其实没那么可怕,因为宇宙实在太大了,110公里每秒听起来快得吓人,可仙女座距离我们差不多250万光年,换算下来,真正“撞上”的时间大概在40亿年之后。
40亿年是什么概念呢?地球上最早的生命大约出现在38亿年前,也就是说,从第一团能自我复制的分子到现在,这段时间再重来一遍,银河系和仙女座才刚刚碰上。
(配图:银河系与仙女座星系夜空位置对比示意图,标注两者相对运动方向)
但“相撞”这个词,其实用得非常不准确
老周说到这里,特意纠正了我。“你说撞,普通人脑子里是两辆车对头碰,稀里哗啦碎一地,但星系不是实心的。”他拿手指在桌面上画了两个松散的圈,“星系里头,恒星和恒星之间的平均距离大到离谱,太阳和离我们最近的比邻星之间,距离差不多是太阳自身直径的三千万倍,你想想,要是把太阳缩小成一颗乒乓球,比邻星大概在一千多公里之外,两个星系对穿过去的时候,恒星直接撞上的概率接近于零,它们会像两团烟雾一样彼此穿过,靠引力互相拉扯,扭成一团乱麻,最后沉在一起。”
这个过程有一个很形象的名字,叫“并合”(merger),而不是碰撞,天文学家已经在宇宙中拍到了大量处于不同并合阶段的星系照片,有的刚搭上边,有的已经被扯成了各种奇怪的形状,这些照片就是银河系未来的预演,根据超级计算机模拟的结果,银河系和仙女座会先擦肩而过,然后掉头回来,反复纠缠几次,最终在大约50亿到60亿年后,融合成一个巨大的椭圆星系。
这个未来的新星系已经有了一个临时的名字,叫“银仙星系”(Milkomeda),坦白讲我第一次听到这个名字的时候觉得有点好笑,像某种酸奶品牌。
(配图:计算机模拟的两个螺旋星系从接近到融合成椭圆星系的过程序列图)
太阳会怎么样?地球会怎么样?这才是普通人最关心的
我问老周的第一个问题就是:“那到时候我们怎么办?”问完我就意识到这句话蠢透了——40亿年后,人类还在不在都是个问题,但老周没有笑,他认真回答了我。
根据目前的模型预测,在银河系和仙女座并合的过程中,太阳系有可能被甩到距离新星系中心更远的地方,也有可能被拉到更靠近中心的位置,两种情形的概率大致是这样的:
| 可能情形 | 概率大致范围 | 对太阳系的影响 |
| 被甩到外围 | 约70%-80% | 星际环境更空旷,夜空星图彻底改变 |
| 被拉向中心 | 约10%-20% | 辐射环境可能更恶劣,超新星威胁增大 |
| 被完全弹出 | 约3%-5% | 成为孤立的流浪恒星,夜空没有星星 |
这些数字不是拍脑袋来的,是来自加州理工学院和哈佛-史密森天体物理中心团队用超级计算机跑了无数次模拟得出的统计结果,论文发表在《天体物理学期刊》上,有兴趣可以去找来看看,不过对我来说最震撼的一点是:无论哪种情形,太阳本身大概率不会受到直接冲击,真正致命的不是这次并合,而是另一件事。
在并合发生之前,大概再过10亿年左右,太阳本身的亮度就会增加到让地球海洋蒸发的地步,等不到银仙星系成型,地球上的生命早就被自己家的恒星烤干了,而仙女座撞过来的时候,太阳已经进入红巨星阶段的末期,地球即便还存在,也早就面目全非。
所以说银河系的死亡也好、新生也好,说到底跟我们人类没有直接关系,但奇怪的是,知道了这些之后,我反而睡得比以前好了。
同样的命运,也适用于宇宙中无数个星系
老周说,星系并合在早期宇宙里比现在常见得多,哈勃和后来的詹姆斯·韦布空间望远镜拍到的深空照片里,到处都能看到形状扭曲、彼此拉扯的星系,那会儿宇宙比现在小得多,星系挤在一起,发生并合的概率高得惊人,银河系之所以能保持一个相对完整的螺旋结构到现在,某种程度上算是个幸运儿。
而在星系并合的背后,还有一个更大尺度的预言,是上世纪九十年代由天文学家重新严肃讨论的:宇宙的终极命运可能是“热寂”,随着暗能量推动宇宙加速膨胀,星系之间的距离会越来越远,新的恒星诞生的材料逐渐耗尽,所有星系要么并合成本星系群的一个巨大的“超级星系”,要么被拉出彼此的引力范围,各自熄灭,到那个时候,夜空里将不再有新的星光出现,整个宇宙归于一片均匀的、极低温的黑暗。
这个图景最早可以追溯到19世纪的热力学第二定律,天文学家在二十世纪末结合暗能量的发现重新给出了定量的预测,时间尺度大概是10的100次方年往上,一个写出来都嫌费纸的数字。
但老周说完这些,已经夹起了最后一块鱼肉,他把话题轻轻放回了桌面:“所以你看,银河系的结局其实并不惨烈,它不是被撞碎,而是融进一个更大的星系里,换了一种形态继续存在,那些恒星、气体、尘埃,甚至暗物质,都没有消失,只是重新编排了一下队形。”
窗外的城市夜空看不到银河,在灯火通明的街道上方,只有几颗特别倔强的亮星还依稀可见,但我们头顶偏北的方向,仙女座星系其实就在那里,肉眼隐约可辨,像一小团模糊的光斑,几十亿年后它将铺满整个夜空,只是那时候看它的人,不可能是我们了。