Заметим ли мы вообще слияние с Галактикой Андромеды?

Слияние будет косвенно заметно из-за резкого всплеска звездообразования и сверхновых. Газ двух галактик встретится на высокой скорости, сгустится и создаст новые звезды. Некоторые из них будут очень тяжелыми и яркими, что приведет к вспышкам сверхновых и гамма-излучению: объединенная галактика может стать слишком рискованной для планетных цивилизаций, зависящих от озонового слоя. Это усиливается возможностью аккреции газа на центральные черные дыры, создающей яркое активное галактическое ядро. В конце концов, эти процессы унесут большую часть газа и прекратят звездообразование, оставив нам большую эллиптическую галактику.

Очевидно, что сам процесс растягивается на сотни миллионов лет от начала и до конца окончательного слияния, так что никогда не будет происходить каких-либо драматических движений. Ночное небо будет становиться все более сложным и богатым, пока слияние не прекратится.

Цивилизация, наблюдающая за звездами, скорее всего, поймет, что происходит, особенно по сравнению с другими галактическими слияниями.

Скорее всего, при жизни Солнца ничего особенного с Земли не будет видно. Самые последние результаты (см. обсуждение в разделе « Будет ли Млечный Путь и Андромеда столкнуться наверняка? ») предполагают, что Млечный Путь и Андромеда получат начальный «скользящий удар» с перицентром (т.е. самым близким сближением) в 75 кпк (220 000 световых лет) около 5 миллиардов лет в будущем ( ван дер Марел и др., 2019 ). Затем они разойдутся, а затем снова врежутся друг в друга, а затем полностью сольются примерно через десять миллиардов лет в будущем, когда Солнце уже давно исчезнет ( Schiavi et al. 2020).). другими словами, столкновение не является достаточно прямым, чтобы произошло что-то впечатляющее, пока Солнце не закончит свою жизнь как обычная звезда примерно через 7 миллиардов лет.

Радиальная протяженность дисков обеих галактик составляет порядка 15 кпк с экспоненциально убывающей масштабной длиной около 3 кпк вдали от их центров. Солнце находится всего в 8 кпк от центра Млечного Пути. Следовательно, если Млечный Путь и Андромеда имеют начальное максимальное сближение на 75 кпк, прямого взаимодействия на самом деле будет очень мало. В частности, не будет слияния центральных черных дыр и значительных газовых взаимодействий в течение жизни Солнца, поскольку газ в значительной степени ограничен радиальной протяженностью, аналогичной центральным звездам и черным дырам.

Само Солнце не было бы рядом с областью начального взаимодействия, поэтому любое повышенное звездообразование, сверхновые и т. д. (что, я думаю, будет скромным, поскольку газовые диски почти не взаимодействуют) будут находиться на расстоянии десятков кпк. Местная звездная плотность почти не изменится, а ночное небо будет выглядеть иначе только в том смысле, что галактика Андромеды находится на расстоянии около 75 кпк. Однако астрономы смогли бы идентифицировать звездных пришельцев Андромеды (?) из-за их странных компонентов скорости (которые не были бы видны невооруженным глазом!) и немного другого химического состава.

Сказав все это, погрешности тангенциальной относительной скорости MW и Андромеды все еще довольно велики. Таким образом, хотя приведенный выше сценарий выглядит наиболее вероятным, все же есть шанс, что столкновение будет более прямым. В этом случае я указываю вам на ответ Андерса Сандберга. Точно так же все еще возможно, что взаимодействие будет еще слабее, и MW и Андромеда претерпят серию отдаленных проходов, прежде чем сольются во временных масштабах 50 миллиардов лет ( Schiavi et al. 2020 ).

Небольшое обновление:

Недавняя работа Salomon et al. (2021) обновляет тангенциальную относительную скорость Андромеды до$80 \pm 38$км/с, немного больше, но соответствует$57 \pm 33$км/с, данные van der Marel et al. (2019) .

Новая статья Schiavi et al. (2020) исследует время слияния в зависимости от тангенциальной скорости. Для$v_t = 57$км/с они находят, что первое максимальное сближение происходит через 4,3 миллиарда лет при перицентре 50-100 кпк, в зависимости от плотности межгалактической среды, а окончательное слияние происходит через 10 миллиардов лет - когда Солнце будет исчезающий белый карлик.

Время первого сближения слабо зависит от принятого значения$v_t$, но время слияния очень зависит от$v_t$. Грубо,$\tau_{\rm merger} \propto v_t^5$если нет межгалактической среды, но несколько ускорено (в статье не указано, но кажется удвоено до 20 миллиардов лет для$v_t=92$км/с с рис.6 в статье) на более реалистичные значения.

В документе также показано, что после слияния центральные черные дыры будут сливаться в течение десятков миллионов лет.

Еще одна возможность, обсуждаемая van der Marel et al. (2012) с использованием$v_t = 30$км/с (что пока еще в пределах возможного) имеет слияние через 6,5 миллиардов лет (когда Солнце еще будет существовать как красный гигант). Слияние имеет$\sim 85$% шанс заставить Солнце мигрировать на больший радиус от центра слившейся галактики. Однако это произойдет в достаточно длительных временных масштабах, чтобы никто не «заметил» происходящее. Но ясно, что внешний вид нашей галактики изменился бы по сравнению с нашим нынешним представлением о Млечном Пути.

В дополнение к другим ответам, вот иллюстрация, показывающая, как может выглядеть столкновение с Земли:

^{(Откройте картинку в новой вкладке, чтобы увеличить)}

Эта серия фотоиллюстраций показывает предсказанное слияние нашей галактики Млечный Путь и соседней галактики Андромеды.

Первый ряд слева: наши дни.

Первый ряд справа: через 2 миллиарда лет диск приближающейся галактики Андромеды заметно увеличится.

Второй ряд слева: через 3,75 миллиарда лет Андромеда заполнит поле зрения.

Второй ряд справа: через 3,85 миллиарда лет небо пылает новым звездообразованием.

Третий ряд слева: через 3,9 миллиарда лет звездообразование продолжается.

Третий ряд справа: через 4 миллиарда лет Андромеда растягивается приливами, и Млечный Путь искривляется.

Четвертый ряд слева: через 5,1 миллиарда лет ядра Млечного Пути и Андромеды выглядят как пара ярких долей.

Четвертый ряд справа: через 7 миллиардов лет слившиеся галактики образуют огромную эллиптическую галактику, яркое ядро ​​которой доминирует на ночном небе.

( Изображение и источник текста )

Итак, как уже говорилось в других ответах, можно наверняка увидеть разницу с нашим нынешним ночным небом, хотя изменения происходят в чрезвычайно больших временных масштабах.

Галактика Андромеды сейчас приближается к нам на$110$км/с. Вы ничего не замечаете? Нет. Нужны миллионы лет, чтобы положение заметно изменилось.

То же самое будет и при столкновении. Наша галактика где-то рядом$1000$световых лет толщиной. Поскольку галактика Андромеды движется со скоростью около$10^{-3}$c, потребуется около миллиона лет, чтобы проникнуть сквозь нашу галактику тонким путем.

Увидим ли мы ближайшие звезды Андромеды, проносящиеся мимо? Предположим, что кто-то приблизился примерно к$1$световой год или$10^{13}$км. В$110$км/с, это займет что-то вроде$10^{10}$сек, или$300$лет, изменить положение на 1 градус.