Drogę Mleczną czeka zderzenie z sąsiadką? Tak. A właściwie może nie
W ciągu miliardów lat, w miarę jak nasza sąsiadująca galaktyka będzie się zbliżać, jej rozmiar na niebie będzie rósł, aż obejmie całe pole widzenia – w którym to momencie fizycznie zderzy się z naszą Galaktyką, wywołując chaos, rozpraszając gwiazdy, a być może nawet wyrzucając Układ Słoneczny w przestrzeń międzygalaktyczną.
Może też do tego wcale nie dojść. Trudno powiedzieć. Chociaż wiele badań wskazuje na potencjalną kolizję tych dwóch kolosalnych struktur – przez lata wielokrotnie donoszono o takiej możliwości – galaktyczne zderzenie nie jest bynajmniej nieuniknione. Pewien europejski zespół naukowców kwestionuje ten pomysł. W jeszcze nierecenzowanej pracy, opublikowanej na serwerze preprintów arXiv.org, naukowcy ci wykazali, że po uwzględnieniu wpływu innych pobliskich galaktyk szansa na zderzenie Drogi Mlecznej z Andromedą wynosi około 50%. Jest to spore prawdopodobieństwo, ale nie całkowita pewność.
Droga Mleczna to płaska galaktyka dyskowa o średnicy około 120 tys. lat świetlnych. Zawiera setki miliardów gwiazd, a także obłoki gazu i pyłu, różne martwe gwiazdy i jedną bardzo dużą czarną dziurę w centrum. Otacza ją również kolosalne halo starych gwiazd i niewidocznej ciemnej materii. Całkowita masa Drogi Mlecznej jest około 1,5 bln razy większa od masy Słońca. Nasza Galaktyka jest ogromna.
Andromeda jest bardzo podobna, ale jej masa jest prawdopodobnie o 30% większa. Galaktyka ta znajduje się w rozległej przestrzeni międzygalaktycznej, około 2,5 mln lat świetlnych od nas. Andromeda i Droga Mleczna to dwaj najwięksi członkowie Grupy Lokalnej, niewielkiej grupy około 100 galaktyk, z których większość jest znacznie mniejsza i słabsza. Dwa kolejne pod względem wielkości obiekty to Galaktyka Trójkąta (M33), która znajduje się około 2,7 mln lat świetlnych od Drogi Mlecznej (i tylko 700 000 lat świetlnych od Andromedy; leżą one blisko siebie na nocnym niebie) oraz Wielki Obłok Magellana (Large Magellanic Cloud; LMC), satelita Drogi Mlecznej oddalony o około 160 tys. lat świetlnych. Te cztery galaktyki dominują w Grupie Lokalnej.
Wewnątrz gromad galaktyk – dużych zbiorowisk liczących setki lub tysiące galaktyk – dość często dochodzi do zderzeń ich członków. Oddziaływania grawitacyjne między galaktykami mogą przyciągać je do siebie w czymś w rodzaju kosmicznego tańca, który może trwać nawet miliard lat. Dwie oddziałujące ze sobą galaktyki zazwyczaj najpierw się mijają, a następnie okrążają i wpadają na siebie jakiś czas później. Mogą się połączyć, tworząc pojedynczy, większy obiekt, który ostatecznie przekształca się w galaktykę eliptyczną.
To proste podsumowanie nie oddaje jednak oszałamiającego chaosu takiego zdarzenia. Bliskie sąsiedztwo może rozciągnąć obie galaktyki jak plastelinę, ponieważ każda z nich ma grawitacyjny wpływ na drugą, wyrywając strumienie gazu i gwiazd (zwane ogonami pływowymi), które mogą mieć długość setek tysięcy lat świetlnych. Gdy dwie galaktyki się mijają, zasada zachowania momentu pędu powoduje, że ogony pływowe ulegają pięknemu zakrzywieniu. Proces ten kradnie również energię orbitalną galaktyk, pozwalając im zwolnić, ponownie zbliżyć się do siebie i połączyć. Pandemonium związane z kolizją może drastycznie zmienić orbity gwiazd, rzucając niektóre z nich w kierunku galaktycznego centrum lub wypędzając je daleko na galaktyczne przedmieścia.
Co gorsza, rozmiary wielu obłoków gazowych krążących w galaktyce są ogromne – niektóre z nich mają nawet setki lat świetlnych. Mogą one się zderzać, a gdy do tego dojdzie, będą się zapadać i tworzyć liczne gwiazdy, co z kolei prowadzi do ogromnych erupcji energii. Co więcej, ogromne ilości pyłu i gazu mogą zostać wyrzucone ku centralnym supermasywnym czarnym dziurom obu galaktyk, tworząc piekielnie gorące dyski akrecyjne. Gdy nagromadzona materia zbliża się do ostatecznego nurkowania w paszczy czarnej dziury, może wyrzucić z siebie więcej energii niż wszystkie gwiazdy w obu galaktykach razem.
Tak więc, pomimo że zdarzenia galaktyk trwają miliardy lat, mogą one wyglądać spektakularnie. Zazwyczaj nie są to dobre miejsca dla planet nadających się do życia.
Pojawia się zatem pytanie, czy Andromeda i Droga Mleczna są skazane na połączenie? Wczesne badania Andromedy wykazały, że (w przeciwieństwie do prawie wszystkich innych galaktyk we Wszechświecie) jej widmo jest przesunięte ku błękitowi, co oznacza, że porusza się ona w przestrzeni kosmicznej w kierunku Drogi Mlecznej. Ruch ten nie jest bynajmniej nieznaczny: galaktyka zbliża się z oszałamiającą prędkością około 110 km/s.
To sprawia, że kolizja wydaje się nieunikniona. Jak coś zbliżającego się do nas tak szybko może w nas nie uderzyć? Odpowiedź brzmi, że chociaż Andromeda zmierza głównie w naszym kierunku, może również poruszać się w bok. Jeśli taki ruch boczny – astronomowie nazywają go transwersalnym – jest wystarczająco wyraźny, galaktyka może nas ominąć.
Problemem jest wyznaczenie prędkości tego ruchu transwersalnego. Andromeda to bardzo odległy obiekt i dlatego jej ruch transwersalny po niebie jest niewiarygodnie mały. Dopiero niedawno astronomowie byli w stanie w ogóle go zmierzyć. Niepewności są nadal duże, ale wynik wskazuje, że Andromeda i Droga Mleczna przynajmniej zbliżą się do siebie. Jak blisko, nie możemy jeszcze powiedzieć.
W nowych badaniach to się uwzględnia. Naukowcy stworzyli symulacje komputerowe ruchów obu galaktyk i poprowadzili je w przyszłość, aby sprawdzić, czy dojdzie do zderzenia. Zespół przyjął odmienne podejście niż inni, wykonując wielokrotnie symulacje i za każdym razem zmieniając nieco parametry wejściowe – na przykład nieznacznie zwiększając lub zmniejszając prędkości – aby uwzględnić niepewności w zmierzonych wartościach.
W ten sposób tworzone są modele statystyczne określające prawdopodobieństwo kolizji. Gdy naukowcy zrobili to tylko dla Drogi Mlecznej i Andromedy, odkryli, że galaktyki zderzały się nieco mniej niż w połowie przypadków. To prawie jak rzut monetą: orzeł oznacza kolizję, a reszka daje nam bliski przelot, ale bez faktycznego zderzenia. Interakcja taka doprowadzi do nieco mniej destrukcyjnej wersji opisanego wcześniej chaosu.
Nowością w tym badaniu jest również uwzględnienie zarówno M33, jak i LMC. Są one wystarczająco masywne, aby grawitacyjnie wpływać na trajektorie swojego znacznie większego rodzeństwa. Uwzględnienie tylko LMC zmniejsza szansę na zderzenie do zaledwie około 30% – krąży on wokół Drogi Mlecznej i w większości przypadków odciąga nas w bok tak, by nie doszło do kolizji. Dodanie M33 popycha nas jednak z powrotem w kierunku Andromedy, ponownie wyrównując szanse na zderzenie.
To lepsze niż nieuchronność, ale zbytnio nie uspokaja. Jeśli chcesz odetchnąć z ulgą, pamiętaj, że nawet gdyby do takiego spotkania doszło, nie nastąpi to przez jakieś kolejne osiem miliardów lat. Do tego czasu Słońce wyewoluuje do stadium czerwonego olbrzyma, usmaży Ziemię i skurczy się do postaci białego karła. Wiem, że to marna pociecha.
Jednak zderzenia takie, jak to, są naturalnym procesem w rozwoju galaktyk. Droga Mleczna to prawdziwy rozrabiaka wśród galaktyk, gdyż osiągnęła swój obecny rozmiar dzięki galaktycznemu kanibalizmowi. I pomimo chaosu przyszły połączony obiekt – który niektórzy astronomowie nazywają Milkomedą – może na jakiś czas zostać odmłodzony, a w jego następstwie narodzą się miliony nowych gwiazd. (Szczerze mówiąc, nie jestem fanem nazwy Milkomeda, ale nic lepszego nie przychodzi mi do głowy. Androdroga jest o wiele gorsza.)
Istnieją gorsze scenariusze. Co więcej, ta katastrofa może się w ogóle nie wydarzyć. W miarę upływu czasu i gromadzenia przez astronomów kolejnych obserwacji Andromedy będziemy dysponować lepszymi danymi i stwierdzimy z całą pewnością, co nas czeka.