首次拍摄到北极星表面图像！银河系和仙女座星系不一定碰撞！当太阳捕获流浪行星！（文字版）

Linvo说宇宙

2024-09-28 13:39发布于天津科普领域创作者

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划重点

01赫尔辛基大学天文学家通过计算机模拟发现，银河系和仙女座星系未来碰撞的概率并不高，甚至可能只是擦肩而过。

02研究发现，太阳可能捕获到距离约3.8光年的流浪行星，这些行星可能包括木星大小的气态巨行星。

03如果太阳捕获到一颗木星大小的流浪行星，它将在太阳系外围绕太阳运行，最终可能导致八大行星轨道混乱。

04除此之外，研究人员还首次拍摄到了北极星的恒星表面图像，揭示了其质量、尺寸等数据。

以上内容由腾讯混元大模型生成，仅供参考

- 文字版 -

1、银河系和仙女座星系不一定碰撞

说到银河系未来的命运，相信不少人都听过几十亿年后，它可能会和仙女座星系发生碰撞，然后两者合并成一个更大的椭圆星系。甚至有研究认为，这两个星系的外围气体现在已经开始了相互融合。

不过这两个星系将来是否会真的会发生碰撞，我们以前聊过。由于我们观察到仙女座星系存在蓝移现象，于是推断它正在朝我们过来。但是蓝移只能说明它在我们的视线方向上存在运动，至于横向上它有没有移动以及具体的移动幅度，这些我们并不清楚。所以它完全有可能是朝着我们的斜后方运动，只要偏转角度足够大，最终两个星系或许只是擦肩而过而已。

为了预测得更准确，前不久赫尔辛基大学的天文学家们用计算机对这些星系进行了详细的多体模拟。虽然类似的模拟此前也有人做过，但是那些研究通常只考虑了仙女座星系（M31）、银河系以及三角座星系（M33）这些大星系的情况。而这次的模拟，研究人员除了针对这些大星系，还把大小麦哲伦星系（LMC、SMC）以及M32等卫星星系也加入了进来，同时还采用了包括盖亚和哈勃望远镜的最新数据。

经过上百次的模拟后研究人员发现，当只考虑银河系和仙女座星系的两体情况时，最终发生碰撞的概率还不到一半。但当把三角座星系加入进来后，仙女座星系相对银河系的横向速度被明显降低，最终的碰撞概率增加到了2/3。然而当把大麦哲伦星系也加入系统后，又显著增加了银河系相对仙女座星系的横向运动速度，然后碰撞概率又回到了略高于50%的程度。至于M32和小麦哲伦等星系，它们由于质量太小，确实对结果的影响微乎其微。

总之，不管采用哪种方法，现如今我们对本星系群未来的演化预测仍然存在很大的不确定性。

不过这项研究也给出了一些较为肯定的预测：比如未来，在银河系和仙女座星系合并之前，大麦哲伦星系肯定会先与银河系先完成合并，同时三角座星系大概率（86%）也会和仙女座星系提前完成合并。

2、当太阳捕获流浪行星

作为太阳风能够抵达的最远地方，日球层顶在某种程度上可以被视为太阳系的边界。但是如果从引力角度考虑的话，那太阳系的范围远比这要大得多得多。因为引力是种长程力，理论上它的作用距离可以达到无限远。但现实中由于引力和距离的平方成反比，所以随着距离的增加引力衰减地非常快，远到一定程度几乎就感觉不到了。但即使这样，太阳的引力依然可以影响到光年以外的天体。

奥尔特云就是这样一个在太阳引力控制下的由众多彗星、小行星等天体组成的球形云团。它的范围非常广，刚才说的日球层顶距离太阳只有100个天文单位左右，但奥尔特云的外边界可能超过了10万个天文单位，几乎达到了两光年！正因为距离如此之远，迄今为止奥尔特云都只是天文学家的一种推测，实际中并未真正地观测证实过。

然而天文学家们一直有个怀疑，怀疑太阳的引力范围可能不止于此。凭借自己的引力，太阳或许能够抓住那些从奥尔特云旁路过的流浪行星。

流浪行星是一种游荡在星际间的孤儿行星，之前可能隶属于某个行星系统，后来因为受到引力扰动而被甩了出来。科学家估计，银河系中的流浪行星可能多达千万亿颗。因此在漫长的岁月中，必定有大量的流浪行星从太阳系旁路过。

一项最新的研究表明，太阳的“狩猎区域”可能还真不止奥尔特云，它甚至可以捕获到3.8光年外的物体，这个距离已经接近比邻星所在的恒星系统——半人马座α，也就是南门二。但话说回来，这样的话南门二岂不也能捕获太阳系周围的天体吗？没错，我们的太阳系可能一直在和南门二交换着各自的“猎物”。

除此之外研究人员还发现，太阳能捕获“猎物”的个头也比我们想象的要大得多，并不只是彗星、小行星那样的小天体，只要距离合适，拿下木星那种气态巨行星也不是没有可能。

那么假如太阳真的捕获了一颗木星大小的流浪行星会怎么样呢？

首先，这颗流浪行星会缓慢地在太阳系外围绕太阳运行（毕竟如果跑得太快，太阳也抓不住）；然后，这颗行星会一直这样运行个数十亿年，慢慢向太阳靠近；之后，八大行星开始感受到引力扰动，并且这种扰动会越来越明显，以至于它们各自的轨道开始变的混乱。最终的结果就是，该碰撞的碰撞，该飞走的飞走，在相当长的一段时间内太阳系都将不得安宁。

3、首次拍摄到北极星表面图像

北极星大家都很熟悉，由于位于地球自转轴的延长线上，所以它在天空中的位置不受地球自转影响，几乎不怎么变化。正因如此，古代的人们经常用北极星来辨别方位。虽然已经是夜空中的主要亮星之一，但北极星的亮度并不是特别高，所以人们寻找北极星之前通常会先寻找更加明显的北斗七星。

很多人可能还不知道，“北极星”这个名字并不是指的某颗特定的恒星，它更像是一个title（头衔），每过一段时间会分配给不同的恒星。由于地轴进动（也就是岁差）的存在，平均每过个几千年，北极星就会更换一次。

早在五帝时期，当时的北极星还是天龙座α。

到了公元前1000年左右，北极星变成了小熊座β（北极二），古代也称之为 “帝星” 或者 “紫微星”。

一直到了明清时期，北极星才变成现在的小熊座α，即勾陈一。即使到了今天，勾陈一依然没有走到它夹角最小的位置。等到它完全“坐正”，大概要到2100年前后，各位00后们还是有机会见到的。

如果你能坚持地再久一些，等到14000年后，那时织女星（天琴座α）则会成为新的北极星。

同样很多人不知道的是，今天的北极星（勾陈一）它其实是一颗三合星，也就是由三颗恒星组成的联星系统。我们平时看到的北极星的光芒，主要来自其中的勾陈一A这颗主星。

勾陈一A距离地球约434光年，是离我们最近的一颗造父变星。作为号称“标准烛光”的造父变星，勾陈一A有着固定的周期亮度变化，这点对于天文测距非常关键。

然而除了作为“标准烛光”测距以及定位方向外，人们对北极星本身似乎并不感冒。你看人家参宿四，光度稍微有点不正常，大家就争先恐后地研究，论文更是像雨后春笋般一篇接一篇。

然而前不久（2024年8月），一篇发表于《天体物理学杂志》上的文章中，研究人员对北极星进行了一次非常详细的研究，不但测得了迄今为止最精确的质量、尺寸等数据，更是拍出了首张北极星的恒星表面图像。

借助威尔逊山天文台的光学干涉阵列（CHARA），研究人员不但探测到了勾陈一A旁边的那颗微弱伴星，更是通过追踪这颗伴星的轨道，测量出了勾陈一A的质量以及在脉动过程中的尺寸变化情况。勾陈一A的质量大约在5.13倍太阳质量，直径大约是太阳的46倍。

最让人惊喜的，还得说是北极星的照片，它让我们首次看到了造父变星的表面到底是什么样子。虽然照片不像你想的那么“高清”，但天文学家已经可以从中获取很多有用的信息。

从图像中可以看出，北极星的表面亮度并不均匀，存在大片的亮斑和暗斑，而且这些星斑会随着时间不断变化。至于这些星斑到底是什么以及它们的具体成因，目前还不清楚。这也是接下来的研究重点，研究人员会继续对北极星进行进一步成像，希望通过它更好地了解造父变星这一重要天体。

[1] Till Sawala, Jehanne Delhomelle. et al. Apocalypse When? No Certainty of a Milky Way - Andromeda Collision. arXiv preprint arXiv:2408.00064 (2024)

[2] Edward Belbruno, James Green. Permanent Capture into the Solar System. arXiv preprint arXiv:2407.09560 (2024)

[3] Nancy Remage Evans, Gail H. Schaefer. et al. The Orbit and Dynamical Mass of Polaris: Observations with the CHARA Array. The Astrophysical Journal, 971(2):190 (2024)

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