銀河系とアンドロメダ銀河の衝突合体

アンドロメダ銀河との衝突

銀河系とアンドロメダ銀河の衝突時に何が起きるのかについての解説映像（英語）

銀河系とアンドロメダ銀河の衝突合体(Andromeda–Milky Way collision)は、約40億年以内に発生すると予測されている局所銀河群内の2つの大きな銀河同士の衝突である^[1]^[2]^[3]。

恒星の衝突

アンドロメダ銀河には、約1兆個の恒星が含まれ、銀河系（天の川銀河）には太陽を含む約3000億個の恒星が含まれるが、恒星同士の間の距離は非常に離れているため、恒星同士が衝突する確率は無視できるほど小さい。例えば、太陽に最も近い恒星であるプロキシマ・ケンタウリでさえ太陽半径の約3×10⁷倍（4×10¹³km）も離れている。太陽を東京タワーに置かれたピンポン玉だとすると、プロキシマ・ケンタウリは釧路に置かれたエンドウ豆の大きさのボールに相当する（そして銀河系は、火星までの距離の約3分の1に当たる1.9×10⁷kmの大きさである）。

恒星は、それぞれの銀河の重力中心近くではより密度が高く、平均の距離はわずか1.6×10¹¹kmである。しかし、これでもまだ3.2kmおきにピンポン玉が置かれている程度の密度であり、恒星同士が衝突するという事態はほとんど起こりそうにない^[4]。

衝突の予測

2002年から2010年までハッブル宇宙望遠鏡でアンドロメダ銀河の動きを追跡した結果、2012年、科学者達は、衝突は決定的だとの結論に達した^[3]。このような銀河同士の衝突は比較的普通に起こることであり、例えばアンドロメダ銀河は過去に少なくとも1度、他の銀河と衝突したと考えられており^[5]、いて座矮小楕円銀河等のいくつかの矮小銀河は、現在銀河系に衝突し、飲み込まれつつある。

このような研究は、局所銀河群で3番目に大きく明るいさんかく座銀河もこの衝突融合に参加することを示唆している。その最も可能性の高い運命は、銀河系とアンドロメダ銀河の融合残骸の周りを公転するようになり、遠い将来に融合することだが、銀河系がアンドロメダ銀河と衝突する前にさんかく座銀河と衝突することや局所銀河群から弾き出される可能性も排除されない^[6]。

太陽系の運命

→「太陽系の形成と進化」も参照

ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの2人の科学者は、2つの銀河がいつ衝突するかは、アンドロメダ銀河の横軸速度に依存すると語る^[1]。現在の計算では、彼らは50%の確率で、太陽系は現在の位置と比べて銀河核からの距離が3倍程度の位置に移動し^[1]、12%の確率で太陽系は衝突のいずれかの時点で新しい銀河から弾き出されると予測している^[7]。このような時には、系に反作用は発生せず、太陽系に対する擾乱は発生しないと考えられている^[7]^[8]。

しかし、前述の通り太陽は徐々に膨張しており、光度も確実に強くなっていることから、将来的には地球の表面は液体の水が存在できないほど温度が高くなり、約14億年後には地球の生命は完全に絶滅すると考えられている。このため、2つの銀河が衝突する頃には、地球はすでに無人の惑星になっていると予想される^[9]^[10]。

衝突後の出来事

銀河系とアンドロメダ銀河の衝突により、クエーサーが形成されると考えられている。クエーサーがアンドロメダ銀河の中心にできれば地球からも見え、1万光年も離れているにもかかわらず、満月程度の明るさになる。降着円盤は見ることはできず、大気の変動のため、瞬きするように見える。しかし、クエーサーが銀河系の中心にできれば、地球と銀河核との間の塵のために見ることはできない。アンドロメダ銀河の中心にあるブラックホールは銀河系の中心にあるものよりも大きいため、アンドロメダ銀河の中心にできたクエーサーの方が明るくなる^[11]^[12]^[13]^[14]。

2つの渦巻銀河が衝突すると、ディスクに含まれる水素が圧縮され、触角銀河で見られるような強い星形成領域が形成される。銀河系とアンドロメダ銀河の衝突の場合、どちらの銀河のディスクにもガスがほとんど残らないと考えられ、そのため前述のようなスターバーストは、クエーサーを形成しうる程ではあるが、比較的弱いと考えられている^[8]。

融合残骸

衝突により形成された銀河は、両者の名前をあわせたかばん語である「ミルコメダ(Milkomeda)」^[15]または「Milkdromeda」とあだ名されている。シミュレーションによると、この銀河は巨大な楕円銀河のように見えるが、現在の楕円銀河より中央の恒星の密度が小さい^[8]。

遠い将来には、局所銀河群内に残った銀河はこの銀河に融合し、我々の銀河群の最終的な進化形になると考えられている^[16]。

出典

^ ^a ^b ^c Hazel Muir, "Galactic merger to 'evict' Sun and Earth," New Scientist 4 May 2007
^ Astronomy, June 2008, p. 28, by Abraham Loeb and T. J. Cox.
^ ^a ^b Andromeda on collision course with the Milky Way
^ “NASA - NASA's Hubble Shows Milky Way is Destined for Head-On Collision”. Nasa.gov (2012年5月31日). 2012年10月13日閲覧。
^ "Andromeda involved in galactic collision" MSNBC 10:38 a.m. PT 29 January 2007.
^ The M31 Velocity Vector. III. Future Milky Way-M31-M33 Orbital Evolution, Merging, and Fate of the Sun
^ ^a ^b Cain, Fraser (2007年). “When Our Galaxy Smashes Into Andromeda, What Happens to the Sun?”. Universe Today. 17 May 2007時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年5月16日閲覧。
^ ^a ^b ^c Cox, T. J.; Loeb, Abraham (2007). “The Collision Between The Milky Way And Andromeda”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 386: 461. arXiv:0705.1170. Bibcode: 2008MNRAS.tmp..333C. doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13048.x.
^ Schroder, K.-P.; Smith, R. C. (2008). “Distant future of the Sun and Earth revisited”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 386 (1): 155. arXiv:0801.4031. Bibcode: 2008MNRAS.386..155S. doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x.
^ Carrington, D. (2000年2月21日). “Date set for desert Earth”. BBC News 2007年3月31日閲覧。
^ http://www.galaxydynamics.org/papers/GreatMilkyWayAndromedaCollision.pdf
^ Thomsen, D. E. (1987). “End of the World: You Won't Feel a Thing”. Science News 131 (25): 391. doi:10.2307/3971408. ISSN 00368423.
^ https://www.cfa.harvard.edu/~tcox/localgroup/lg.pdf
^ Alex Filippenko (University of California, Berkeley) on The Universe Season 4 Episode 10.
^ 宇宙100兆年の未来日経サイエンス
^ A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects, Fred C. Adams and Gregory Laughlin, Reviews of Modern Physics 69, #2 (April 1997), pp. 337?372. Bibcode: 1997RvMP...69..337A . doi:10.1103/RevModPhys.69.337 arXiv:astro-ph/9701131.