Würden wir die Verschmelzung mit der Andromeda-Galaxie überhaupt bemerken?

Die Verschmelzung würde sich indirekt durch einen dramatischen Ausbruch von Sternentstehung und Supernovae bemerkbar machen. Das Gas der beiden Galaxien trifft mit hoher Geschwindigkeit aufeinander, verklumpt und erzeugt neue Sterne. Einige werden sehr schwer und hell sein, was zu Supernovas und Gammastrahlenausbrüchen führen wird: Die verschmolzene Galaxie könnte für planetengebundene Zivilisationen, die von einer Ozonschicht abhängig sind, etwas zu riskant werden. Dies wird durch die Möglichkeit einer Gasakkretion auf den zentralen Schwarzen Löchern verstärkt, die einen leuchtenden aktiven galaktischen Kern erzeugen. Am Ende werden diese Prozesse dazu neigen, einen Großteil des Gases wegzublasen und die Sternentstehung zu beenden, was uns eine große elliptische Galaxie zurücklässt.

Offensichtlich erstreckt sich der Prozess selbst über Hunderte von Millionen Jahren vom Anfang bis zum Ende der endgültigen Verschmelzung, sodass sich niemals etwas dramatisch bewegen würde. Der Nachthimmel würde immer komplexer und reichhaltiger werden, bis die Fusion beendet ist.

Eine Zivilisation, die die Sterne beobachtet, würde wahrscheinlich herausfinden, was vor sich geht, insbesondere durch den Vergleich mit anderen galaktischen Verschmelzungen.

Höchstwahrscheinlich wird während der Lebenszeit der Sonne nichts Besonderes von der Erde aus zu sehen sein. Die jüngsten Ergebnisse (siehe Diskussion in Werden Milchstraße und Andromeda sicher kollidieren? ) deuten darauf hin, dass die Milchstraße und Andromeda einen anfänglichen „flüchtigen Schlag“ mit einem Perizentrum (dh der größten Annäherung) von etwa 75 kpc (220.000 Lichtjahre) haben werden 5 Milliarden Jahre in der Zukunft ( van der Marel et al. 2019 ). Sie werden sich dann auseinander bewegen und später wieder zusammenstoßen, bevor sie nach etwa zehn Milliarden Jahren in der Zukunft, wenn die Sonne längst untergegangen ist, vollständig verschmelzen ( Schiavi et al. 2020). Mit anderen Worten, die Kollision ist nicht direkt genug, um etwas Spektakuläres zu passieren, bis die Sonne in etwa 7 Milliarden Jahren ihr Leben als normaler Stern beendet hat.

Die radiale Ausdehnung der Scheiben beider Galaxien liegt in der Größenordnung von 15 kpc, mit einer exponentiell abnehmenden Skalenlänge, die etwa 3 kpc von ihren Zentren entfernt ist. Die Sonne ist nur 8 kpc vom Zentrum der Milchstraße entfernt. Wenn also die Milchstraße und Andromeda eine anfängliche größte Annäherung von 75 kpc haben, wird es tatsächlich sehr wenig direkte Wechselwirkung geben. Insbesondere wird es während der Lebenszeit der Sonne keine Verschmelzung von zentralen Schwarzen Löchern und keine signifikanten Gaswechselwirkungen geben, da das Gas weitgehend auf eine ähnliche radiale Ausdehnung beschränkt ist wie die Sterne und die Schwarzen Löcher zentral sind.

Die Sonne selbst wäre nicht in der Nähe der anfänglichen Wechselwirkungsregion, so dass jede erhöhte Sternentstehung, Supernovae usw. (die, da die Gasscheiben kaum interagieren, meiner Meinung nach bescheiden wären) mehrere zehn kpc entfernt wären. Die lokale Sterndichte würde sich kaum ändern und der Nachthimmel würde nur in dem Sinne anders aussehen, dass die Andromeda-Galaxie etwa 75 kpc entfernt ist. Astronomen wären jedoch in der Lage, die andromedischen (?) stellaren Eindringlinge aufgrund ihrer seltsamen Geschwindigkeitskomponenten (die mit bloßem Auge nicht sichtbar wären!) und ihrer leicht unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung zu identifizieren.

Trotzdem sind die Fehlerbalken der tangentialen Relativgeschwindigkeit von MW und Andromeda immer noch ziemlich groß. Obwohl das obige Szenario das wahrscheinlichste Szenario zu sein scheint, besteht immer noch die Möglichkeit, dass die Kollision direkter sein wird. In diesem Fall verweise ich Sie auf die Antwort von Anders Sandberg. Ebenso ist es immer noch möglich, dass die Wechselwirkung noch schwächer ist und MW und Andromeda eine Reihe entfernter Pässe durchlaufen werden, bevor sie auf Zeitskalen von 50 Milliarden Jahren verschmelzen ( Schiavi et al. 2020 ) .

Kleines Update:

Die jüngste Arbeit von Salomon et al. (2021) aktualisiert die tangentiale Relativgeschwindigkeit von Andromeda auf$80 \pm 38$km/s, etwas größer, aber im Einklang mit der$57 \pm 33$km/s zitiert von van der Marel et al. (2019) .

Eine neue Arbeit von Schiavi et al. (2020) untersucht den Zeitpunkt der Verschmelzung als Funktion der Tangentialgeschwindigkeit. Für$v_t = 57$km/s stellen sie fest, dass die erste engste Annäherung in 4,3 Milliarden Jahren bei einem Perizentrum von 50-100 kpc stattfindet, abhängig von der Dichte des intergalaktischen Mediums, und die endgültige Verschmelzung in 10 Milliarden Jahren stattfindet - wenn die Sonne sein wird ein verblassender Weißer Zwerg.

Der Zeitpunkt der ersten Annäherung ist nur schwach vom angenommenen Wert von abhängig$v_t$, aber die Zeit bis zur Fusion ist sehr abhängig von$v_t$. Grob,$\tau_{\rm merger} \propto v_t^5$wenn es kein intergalaktisches Medium gibt, wird es aber etwas beschleunigt (nicht näher spezifiziert in der Abhandlung, scheint aber auf 20 Milliarden Jahre verdoppelt zu sein$v_t=92$km/s aus Abb.6 in der Arbeit) durch realistischere Werte.

Das Papier zeigt auch, dass die zentralen Schwarzen Löcher nach der Verschmelzung auf Zeitskalen von mehreren zehn Millionen Jahren verschmelzen werden.

Eine weitere Möglichkeit, diskutiert von van der Marel et al. (2012) verwenden$v_t = 30$km/s (was noch im Bereich des Möglichen liegt) hat die Verschmelzung bei 6,5 Milliarden Jahren (wenn die Sonne noch als roter Riese existieren wird). Der Zusammenschluss hat a$\sim 85$prozentuale Chance, die Sonne dazu zu bringen, vom Zentrum der verschmolzenen Galaxie in einen größeren Radius zu wandern. Dies würde jedoch in ausreichend langen Zeitskalen geschehen, sodass man dies nicht „bemerken“ würde. Aber es ist klar, dass sich das Aussehen unserer Galaxie von unserer heutigen Sicht auf die Milchstraße ändern würde.

Zusätzlich zu den anderen Antworten ist hier eine Illustration, die zeigt, wie die Kollision von der Erde aus gesehen aussehen könnte:

^{(Bild zum Vergrößern in neuem Tab öffnen)}

Diese Serie von Fotoillustrationen zeigt die vorhergesagte Verschmelzung unserer Milchstraße mit der benachbarten Andromeda-Galaxie.

Erste Reihe, links: Gegenwart.

Erste Reihe, rechts: In 2 Milliarden Jahren ist die Scheibe der sich nähernden Andromeda-Galaxie merklich größer.

Zweite Reihe, links: In 3,75 Milliarden Jahren füllt Andromeda das Sichtfeld aus.

Zweite Reihe, rechts: In 3,85 Milliarden Jahren steht der Himmel in Flammen mit neuer Sternentstehung.

Dritte Reihe, links: In 3,9 Milliarden Jahren geht die Sternentstehung weiter.

Dritte Reihe, rechts: In 4 Milliarden Jahren wird Andromeda durch die Gezeiten gedehnt und die Milchstraße verzerrt sich.

Vierte Reihe, links: In 5,1 Milliarden Jahren erscheinen die Kerne der Milchstraße und der Andromeda als ein Paar heller Lappen.

Vierte Reihe, rechts: In 7 Milliarden Jahren bilden die verschmolzenen Galaxien eine riesige elliptische Galaxie, deren heller Kern den Nachthimmel dominiert.

( Bild- und Textquelle )

Wie bereits in anderen Antworten gesagt, kann man sicherlich einen Unterschied zu unserem aktuellen Nachthimmel erkennen, obwohl die Änderungen auf extrem großen Zeitskalen stattfinden.

Die Andromeda-Galaxie nähert sich uns jetzt an$110$km/s. Merkst du etwas? Nein. Es dauert Millionen von Jahren, bis sich die Position merklich ändert.

Es wird dasselbe sein, wenn die Kollision auftritt. Unsere Galaxie ist irgendwo in der Nähe$1000$Lichtjahre dick. Da ist die Andromeda-Galaxie in etwa unterwegs$10^{-3}$c, es würde ungefähr eine Million Jahre dauern, um unsere Galaxie auf dünnem Weg zu durchdringen.

Würden wir die nächsten Andromeda-Sterne vorbeisausen sehen? Angenommen, man näherte sich ungefähr$1$Lichtjahr entfernt, oder$10^{13}$km. Bei$110$km / s, es würde so etwas dauern$10^{10}$Sek., bzw$300$Jahre, um die Position um 1 Grad zu ändern.