Astronomer har visat under en tid att Vintergatan och Andromedas galaxer kommer att kollidera vid ett framtida datum. Den bästa gissningen för detta möte har varit ungefär 3,75 miljarder år från och med nu. Men nu ger en ny studie baserad på Data Release 2 från ESA: s Gaia-uppdrag viss klarhet i den framtida kollisionen.
Det finns mer i den övergripande kollisionsbilden än bara Vintergatan och Andromeda (M31). De två galaxerna är en del av en grupp galaxer som kallas den lokala gruppen, och den lokala gruppen har en tredje stor medlem, Triangulum Galaxy (M33). Även om den lokala gruppen innehåller andra galaxer, är det de ovannämnda tre som utgör huvuddelen av massan. Av de tre är Andromeda den mest massiva, Vintergatan är den näst mest massiva och Triangulum är den tredje.
Den lokala gruppen består av mer än 54 olika galaxer, även om de flesta är dvärggalaxier, tyngdkraftsbundna till de stora tre. Gruppens gravitationscentrum ligger någonstans mellan Vintergatan och Andromeda.
Även om en kollision har förutsagits under en längre tid, finns det fortfarande mycket osäkerhet. Hubble-rymdteleskopet och andra markbaserade 'omfattningar som Very Long Baseline Array (VLBA) har gett de observativa bevisen för denna kollision. Med den informationen har astronomer kunnat lära sig lite om hur Andromedas och Triangulumets banor har förändrats över tid.
Andromeda och Triangulum är båda spiralgalaxier, som Vintergatan, och de ligger någonstans mellan 2,5 och 3 miljoner ljusår från oss. De är också tillräckligt nära för att potentiellt kunna interagera gravitationellt, vilket dumrar kollisionsförutsägelserna.
Det är här ESA: s Gaia-uppdrag kommer in.
“Vi behövde utforska galaxernas rörelser i 3D för att avslöja hur de har vuxit och utvecklats och vad som skapar och påverkar deras funktioner och beteende.“
Studieledare Roeland van der Marel, Space Telescope Science Institute (STScI) Baltimore, USA.
“Vi behövde utforska galaxernas rörelser i 3D för att avslöja hur de har vuxit och utvecklats, och vad som skapar och påverkar deras funktioner och beteende,”Säger huvudförfattare Roeland van der Marel från Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, USA. ”Vi kunde göra detta med det andra paketet med högkvalitativa data som Gaia släppte.“
Gaia-uppdraget gör en 3D-karta över vår Vintergalax, och det gör också samma sak för delar av den lokala gruppen. Medan 'omfattning som Hubble ger oss skarpa vyer över de andra medlemmarna i den lokala gruppen, ger de oss inte de exakta mätningarna av positioner och rörelser för enskilda stjärnor. Det är Gaias uppdrag.
“Vi kammade igenom Gaia-uppgifterna för att identifiera tusentals enskilda stjärnor i båda galaxerna och studerade hur dessa stjärnor rörde sig inom sina galaktiska hem,”Tillägger medförfattare Mark Fardal, också STScI. ”Medan Gaia främst syftar till att studera Vintergatan, är den tillräckligt kraftfull för att upptäcka särskilt massiva och ljusa stjärnor i närliggande stjärnbildande regioner - även i galaxer utanför våra egna.“
Tidigare, när astronomer använde Hubble och andra observatorier för att studera rörelserna för den lokala gruppens tre största medlemmar, fann de två möjligheter. Antingen Triangulum-galaxen befinner sig på en otroligt lång 6-miljarder-årig bana runt Andromeda men har redan fallit i den tidigare, eller så är den för närvarande på sitt allra första fall. Varje scenario återspeglar en annan banbana och därmed en annan formationshistoria och framtid för varje galax.
Men nu har Gaia gett astronomer mycket mer data att arbeta med. Inte bara avslöjar det hur galaxerna rör sig genom rymden, det visar dess rotationshastighet. Denna uppdateringsgrad har länge eftertraktats, ända sedan astronomer började studera galaxbildning och evolution för hundra år sedan, och Gaia har äntligen levererat.
“Det tog ett observatorium så avancerat som Gaia för att äntligen göra det.“
Roeland van der Marel, STScI.
“Det tog ett observatorium så avancerat som Gaia för att äntligen göra det,Säger Roeland. ”För första gången har vi uppmätt hur M31 och M33 roterar på himlen. Astronomer brukade se galaxer som grupperade världar som omöjligt kunde vara separata "öar", men vi vet nu något annat. Det har tagit 100 år och Gaia slutligen mäter den verkliga, lilla rotationshastigheten hos vår närmaste stora galaktiska granne, M31. Detta kommer att hjälpa oss att förstå mer om galaxernas natur.“
Forskarna bakom studien kombinerade befintliga data med de nya uppgifterna från Gaia Release 2 för att skapa en mer exakt bild av hur Andromeda och Triangulum rör sig genom rymden. De kunde projicera detta i det förflutna och i framtiden i miljarder år.
“Hastigheterna som vi hittade visar att M33 inte kan ligga på en lång bana runt M31, säger medförfattare Ekta Patel vid University of Arizona, USA. ”Våra modeller antyder enhälligt att M33 måste vara på sitt första infall i M31.“
Studien avslöjade också mer av vad som finns i väntan för Vintergatan och Andromeda. I stället för en kollision (som mer exakt kallas en tidvatteninteraktion eftersom inga stjärnor eller planeter någonsin troligtvis skulle kollidera) kommer det att bli mer av ett blickande slag. Och snarare än att äga rum på cirka 3,75 miljarder år kommer det att vara om cirka 4,5 miljarder år. Phew!
“Detta fynd är avgörande för vår förståelse av hur galaxer utvecklas och interagerar. ”
Timo Prusti, ESA Gaia-projektforskare
Den nya uppsatsen, och de nya uppgifterna från Gaia, belyser också hur galaxer som Andromeda och Triangulum bildar och utvecklas.
“Detta fynd är avgörande för vår förståelse av hur galaxer utvecklas och interagerar, " säger Timo Prusti, ESA Gaia-projektforskare. ”Vi ser ovanliga funktioner i både M31 och M33, såsom snedströmmar och svansar med gas och stjärnor. Om galaxerna inte samlas förut kan dessa inte ha skapats av krafterna som kände sig under en sammanslagning. Kanske bildades de via interaktioner med andra galaxer, eller genom gasdynamik i själva galaxerna.
Källor:
- Forskningsdokument: Först Gaia Andromedasystemets dynamik: DR2 ordentliga rörelser, banor och rotation av M31 och M33
- ESA: s pressmeddelande: GAIA klockar ny hastighet för Milky Way-Andromeda-kollision
- ESA: s GAIA-uppdrag
