Галактическое будущее: Милькомеда и дальше

Ковчег знаний · Вселенная · Глава 03 / Статья 10

Будущее галактик Милкомеда и далее

Андромеда приближается. Сольётся ли она с Млечным Путиём — и когда — остаётся открытым вопросом прогноза. Гораздо дальше этого столкновения галактики ждёт более медленная трансформация по мере старения звёзд и изменения их окружения космическим расширением.

Возможные столкновенияБудущее звёздКосмические горизонты

Концептуальные спиральные галактики и альтернативные орбитальные дуги. Их формы, положения и траектории служат иллюстрацией; это не смоделированный прогноз для Местной группы.

Приближение установленоБоковое движение и гравитация соседних галактик помогают определить дальнейший ход событий.

Слияние обусловлено условиямиСогласно недавним моделям, в ближайшие десять миллиардов лет вероятности различаются.

У будущего много часовСтолкновения галактик, продолжительность жизни звёзд и испарение чёрных дыр охватывают совершенно разные временные масштабы.

Знакомый прогноз, пересмотренный заново

Станет ли наша галактика Милкомедой?

Глядя на Андромеду, вы видите возможную часть будущего нашей галактики. Название Милкомеда описывает гипотетический остаток слияния Млечного Пути и Андромеды.

Годами это столкновение обычно представляли как неизбежное. Более новые анализы показывают, что исход зависит от измерений движения и массы. Слияние остаётся вполне вероятным, но утверждение о единственной гарантированной дате столкновения преувеличивает то, что нам известно.[1], [2]

Эта заключительная статья нашей главы о галактиках посвящена как возможному локальному столкновению, так и гораздо более отдалённому будущему галактик. Чем дальше в будущее мы заглядываем, тем сильнее ответ зависит от физических предположений, которые мы всё ещё проверяем.

У скорости есть не одно направление

Что на самом деле говорит нам приближение Андромеды?

Андромеда, также называемая M31, находится примерно в 2,5 миллиона световых лет от нас. Её свет имеет синее смещение: после учёта движения Солнца её радиальное приближение к Млечному Пути составляет около 110 километров в секунду. Это измеряет составляющую движения вдоль линии, соединяющей галактики.[3]

Вдоль луча зрения

Радиальное движение

Смещения спектральных линий показывают приближение или удаление. Синее смещение означает, что расстояние сейчас сокращается.

По небесной сфере

Поперечное движение

Повторные измерения положения звёзд выявляют крошечные боковые смещения, называемые собственными движениями. Они помогают отличить близкое столкновение от более далёкого прохождения.

На расстоянии до Андромеды угловые изменения чрезвычайно малы. Исследователи должны отделить общее движение галактики от внутреннего движения звёзд и инструментальных смещений. Поэтому обновлённые анализы Gaia могут изменить рассчитанную орбиту, хотя основное наблюдение — Андромеда приближается — остаётся неизменным.[18]

Множество возможных историй

Почему недавние исследования дают разные ответы?

Прогноз начинается с измеренных положений, скоростей и масс, каждое из которых имеет свою неопределённость. Исследователи прогоняют множество реализаций этих исходных данных через динамическую модель. Доля реализаций, в которых происходит слияние, представляет собой условный прогноз, связанный с данной моделью и исходными измерениями.

Два прогноза для одного и того же периода в десять миллиардов лет
Исследование	Доля слияний	Что означает результат
Sawala et al. (2025)	Около 50%В полной модели четырёх галактик.	Учёт неопределённостей, а также гравитации M33 и Большого Магелланова Облака оставляет как сценарии со слиянием, так и сценарии без него.[1]
Wu et al. (2026)	Около 90%В эталонной модели авторов.	Пересмотренные собственные движения повышают вероятность слияния. Среди реализаций, в которых происходит слияние, медианное время до него составляет около 6,5 миллиарда лет от настоящего момента.[2]

Эти проценты не следует усреднять: в исследованиях используются разные исходные данные. «Отсутствие слияния в течение десяти миллиардов лет» также не означает «отсутствие слияния когда-либо».

Большое Магелланово Облако (LMC) достаточно массивно, чтобы изменять движение Млечного Пути. Его влияние на сближение с Андромедой зависит от орбитальной геометрии: в эталонной модели 2025 года оно подавляет слияние, а в пересмотренной модели 2026 года способствует ему. Треугольник, или M33, также меняет динамику.[1], [2]

Что в этих расчётах считается слиянием?

В обоих исследованиях расстояние между центрами галактик менее 20 килопарсеков - около 65 000 световых лет - используется в полуаналитических моделях как рабочий порог слияния. Это не отметка времени полного формирования остатка и не срок слияния центральных чёрных дыр.

Первое тесное сближение, слияние галактик и последующая релаксация - это отдельные этапы. Небольшие изменения исходных данных могут существенно сдвинуть сроки их наступления.[1], [2]

Один из возможных вариантов геометрии сближения

Тесное сближение может привести к слиянию

Сильные приливные возмущения и передача орбитальной энергии окружающему веществу могут сблизить галактики в ходе дальнейшей эволюции.

Другой возможный вариант геометрии сближения

Более далёкое сближение может отсрочить его

Галактики могут пройти друг от друга на большем расстоянии и долго оставаться отдельными. Избежание раннего слияния не определяет их окончательную судьбу.

Обе панели используют одинаковые исходные положения. Кривые схематично показывают движение галактики-спутника относительно галактики слева: сплошная бирюзовая линия соответствует более тесному сближению, фиолетовая пунктирная — более далёкому. Это не рассчитанные орбиты; площади панелей не представляют вероятности, а тесное сближение не гарантирует захвата.

Звёзды, газ и тёмная материя реагируют по-разному

Как выглядело бы слияние?

Слияние галактик происходит под действием гравитации на огромных расстояниях. Отдельные звёзды очень малы по сравнению с расстояниями между ними, поэтому прямые столкновения звёзд редки. Однако орбиты звёзд могут резко измениться по мере изменения общего гравитационного поля.[4]

Звёзды перераспределяются

Приливные силы растягивают часть вещества, формируя хвосты и потоки. Другие звёзды переходят на новые орбиты, создавая более протяжённую или более концентрированную к центру звёздную систему.

Газ может сталкиваться и остывать

Газовые облака могут сталкиваться, терять энергию и двигаться внутрь. В плотных областях могут формироваться новые звёзды, однако нагрев и потоки вещества способны прерывать этот процесс.

Гало поглощают орбитальную энергию

Гравитационные хвосты в окружающем веществе создают динамическое трение. Оно отводит орбитальную энергию и угловой момент от сближающихся ядер галактик.

Сфероид, напоминающий эллиптическую галактику, часто возникает в моделях крупных слияний. Однако окончательная форма зависит от орбиты, количества и распределения газа, а также от сохранившегося углового момента. При подходящих условиях дисковый компонент может сохраниться или сформироваться заново.[5]

«Милкомеда» — это название возможной объединённой галактики, а не точное предсказание её внешнего вида. Будущий запас газа в ней неизвестен, поэтому не следует обещать ни впечатляющую вспышку звездообразования, ни полностью спокойный остаток.

Подробнее о механике см. в статье Столкновения и слияния: факторы роста галактик.

В Местной группе есть не только два участника

Что произойдёт с нашими соседями — и Солнечной системой?

Малые галактики тоже важны

Местная группа простирается на несколько миллионов световых лет и включает множество карликовых галактик, а также три крупные спиральные галактики. Некоторые спутники уже подвергаются приливному разрушению, а будущие встречи могут добавлять звёзды и газ в более крупные системы.

БМО может слиться с Млечным Путём до любой встречи с Андромедой. Одна из моделей даёт срок примерно от двух до трёх миллиардов лет, однако это лишь прогноз с неопределённостями.[6]

Собственная история и будущее M33 зависят от её движения относительно Андромеды. Пересмотренные астрометрические данные указывают на историю первого падения, поэтому M33 не следует представлять как галактику, движущуюся по надёжно установленной последовательности повторяющихся орбит.[18]

Внутри Солнца идёт другой отсчёт времени

Эволюция Солнца продолжается в любом случае

Солнцу около 4,6 миллиарда лет. Ещё через пять миллиардов лет ему будет около 9,6 миллиарда лет, и оно приблизится к концу своей жизни на главной последовательности.

Его возрастающая яркость изменит окружающую среду Земли задолго до того, как Солнце завершит последующую стадию эволюции красного гиганта. Эти изменения обусловлены физикой звёзд независимо от слияния с Андромедой.[7]

Новая орбита не требует столкновения с другой звездой

При слиянии галактик Солнечная система может перейти на значительно иную орбиту вокруг остатка. Её положение через миллиарды лет невозможно предсказать точно, а часть вещества может быть выброшена в далёкие области или покинуть систему.

Важно различать изменение галактической орбиты Солнца и разрушение отдельных планетных орбит. Крупномасштабное приливное возмущение может сильно изменить форму галактики, тогда как многие компактные планетные системы останутся неповреждёнными. Более ранние модели слияний показывают возможные орбиты Солнца; они не устанавливают гарантированную конечную траекторию.[4]

У слияния галактик и слияния чёрных дыр разные временные шкалы

Сольются ли центральные чёрные дыры тоже?

В Млечном Пути находится Стрелец A*, а в Андромеде - значительно более массивная центральная чёрная дыра. Если их галактики сольются, чёрные дыры в конечном итоге могут образовать связанную пару. Достижение слияния требует нескольких стадий орбитальной эволюции.[8]

Сближение пары

Трение, звёзды и газ

Динамическое трение помогает чёрным дырам погружаться в окружающую среду. После образования тесной двойной системы взаимодействия с близлежащими звёздами и газом могут отводить дополнительную орбитальную энергию.

При достаточно малом расстоянии

Сближение под действием гравитационных волн

В конце концов гравитационное излучение становится достаточно эффективным, чтобы вызвать финальное сближение и слияние. Время, необходимое для достижения этой стадии, зависит от окружающего ядра.[8], [9]

Таким образом, слияние галактик не означает автоматически немедленного слияния чёрных дыр. Задержка зависит от наличия звёзд на подходящих орбитах, динамики газа и свойств двойной системы.[9]

Газ, достигающий любой из чёрных дыр, также может питать активное ядро галактики. Его излучение и потоки повлияют на близлежащий газ, но возникновение яркой фазы - и степень её влияния на звездообразование - зависят от доступного топлива и того, насколько эффективно энергия передаётся окружающей среде.[10]

Прогноз, зависящий от природы тёмной энергии

Почему галактики могут стать вселенными-островами?

Стандартная модель ΛCDM объединяет холодную тёмную материю с положительной космологической постоянной Λ - формой тёмной энергии, плотность которой остаётся постоянной по мере расширения пространства. Если это описание будет оставаться верным неограниченно долго, ускоренное расширение будет всё сильнее разделять структуры, не связанные друг с другом гравитацией.

Галактика или достаточно связанная группа может сохраняться благодаря собственной гравитации. Она не просто растягивается пропорционально расширяющемуся космическому фону. Связанные скопления в других местах также могут существовать как отдельные острова; Местная группа не единственная.[11]

Изоляция не требует появления Милкомеды

Наша гравитационно связанная окрестность может становиться всё более изолированной независимо от того, сольются ли Млечный Путь и Андромеда вскоре, сольются позднее или останутся раздельными в течение длительного времени. Локальная орбитальная эволюция и удаление далёких структур - разные вопросы.

В моделях с космологической постоянной Местная группа в конечном счёте не присоединяется к скоплению Девы. В долгосрочной перспективе расстояние между ними увеличивается.[11]

Свет, испущенный раньше, всё ещё может прибыть от галактики после того, как недавно испущенные сигналы уже не смогут достичь нас. Её изображение становится всё более красным и тусклым, а не исчезает в один внезапный момент. Скорость удаления, превышающая скорость света, сама по себе также не является определением горизонта событий.[12]

Знаем ли мы, что тёмная энергия навсегда останется постоянной?

Нет. Наблюдения проверяют, как менялось расширение в доступном для наблюдений прошлом. Анализы DESI в сочетании с другими данными послужили основанием для продолжения проверок изменяющейся тёмной энергии, но не устанавливают единственное неизбежное отдалённое будущее.

Описанная здесь изоляция - следствие постоянной положительной космологической постоянной. Иное долгосрочное поведение могло бы изменить результат.[13]

Меньшее число новых звёзд не означает, что выживших звёзд не останется

Как галактика постепенно теряет свой звёздный свет?

Для звездообразования нужен газ, способный охладиться и стать достаточно плотным, чтобы сжаться под действием гравитации. Со временем газ входит в состав звёзд и остатков, нагревается, выбрасывается или удерживается в разреженной атмосфере. Стареющие звёзды возвращают часть вещества, поэтому этот запас перерабатывается, а не используется только один раз.

Будущее звездообразования зависит от этого переработанного вещества, охлаждения, свежего притока газа и обратной связи. Моделирование показывает, что нагрев от аккреции чёрных дыр может сильно влиять на позднее звездообразование. Одно лишь космическое расширение не задаёт универсальную дату, когда каждая галактика перестанет образовывать звёзды.[14]

Самые долгоживущие источники света

Маленькие красные карлики могут пережить Солнце на колоссальные сроки

Модели предсказывают, что самые маленькие звёзды, сжигающие водород, могут светить триллионы лет. Эти сроки жизни намного превышают нынешний возраст Вселенной, поэтому их дальнейшая эволюция - теоретическое предсказание, а не завершённый жизненный цикл, который мы наблюдали.[15]

Поэтому снижение темпа рождения звёзд может сочетаться с огромной популяцией живых тусклых звёзд. Позднее среди сохранившихся компактных объектов всё заметнее становятся белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры и коричневые карлики. Белый карлик светится главным образом за счёт накопленного тепла; спокойная чёрная дыра не излучает обычный звёздный свет.[16]

Назвать старую галактику «мёртвой» - это удобное сокращение для обозначения слабого текущего звездообразования. Это не означает, что все её звёзды погибли, вся её материя превратилась в чёрные дыры или её гравитационная эволюция завершилась.

Порядки величины, а не точные даты

Насколько различаются временные масштабы далёкого будущего?

Источник света галактики может измениться задолго до того, как её звёздная система рассеется. Испарение чёрных дыр относится к ещё более отдалённому режиму. Приведённые ниже диапазоны являются иллюстративными масштабами при указанных допущениях, а не единым расписанием для Милкомеды.

Миллиарды летЛокальные взаимодействия и эволюция Солнца

Меняющееся окружение

Крупные сближения остаются возможными, пока Солнце проходит поздние стадии своей эволюции. Их временные шкалы независимы, а исход для Андромеды по-прежнему чувствителен к орбитальным параметрам.[2], [7]
Десятки - сотни
от миллиардов летУвеличение расстояния при постоянной Λ

Более изолированный вид

Несвязанные структуры становятся всё более далёкими и трудными для наблюдения. Единой даты исчезновения не существует: важны и расстояние, и излучаемый свет, и чувствительность наблюдений.[19]
Триллионы летСамые долгие сроки жизни звёзд

Самые тусклые звёзды живут дольше всех

Самые маленькие красные карлики могут продолжать гореть, превращая водород, на масштабах порядка триллионов - десятков триллионов лет. Спокойная галактика может сохранять живые звёзды ещё долго после того, как активное звездообразование пойдёт на спад.[15]
Около 10¹⁹ летИллюстративный масштаб галактического испарения

Гравитационные взаимодействия перераспределяют остатки

Повторные сближения могут наделить некоторые объекты достаточной энергией для выхода, тогда как другие перемещаются внутрь. Эта классическая оценка порядка величины зависит от системы; быстрые выбросы также могут происходить гораздо раньше, во время слияний.[16]
Около 10⁶⁷ лет
и гораздо дольшеИдеализированное испарение чёрной дыры

Теоретический процесс, происходящий гораздо позже

Простая оценка по модели абсолютно чёрного тела, основанная на температуре Хокинга, даёт для невращающейся чёрной дыры солнечной массы время испарения порядка 10⁶⁷ лет. Время жизни примерно пропорционально кубу массы: дыре массой в миллиард масс Солнца потребуется порядка 10⁹⁴ лет при тех же допущениях.[17]

10¹⁹ означает 1, за которой следуют 19 нулей. Это приблизительные длительности процессов или масштабы будущего; добавление нынешнего возраста Вселенной почти не влияет на самые большие значения.

Чем дальше в будущее, тем существеннее становятся допущения

Излучение Хокинга является теоретическим предсказанием; его не удалось непосредственно обнаружить у астрофизической чёрной дыры. Приведённые выше оценки идеализируют изолированную невращающуюся дыру, не учитывают продолжающееся поглощение вещества и не описывают финальную стадию испарения, где существенны эффекты квантовой гравитации.[17]

Окончательное выживание звёздных остатков также зависит от неизвестной физики. Например, распад протона пока не наблюдался.[20] Долгосрочное поведение тёмной материи и природа тёмной энергии вносят дополнительную неопределённость. Мы не можем уверенно утверждать, что неповреждённая эллиптическая галактика сохранится без изменений во все последующие эпохи.[16]

Что могут улучшить более точные наблюдения?

Более точные собственные движения и улучшенные измерения масс галактических гало могут сузить прогноз для Местной группы. Улучшенный учёт погрешностей измерений особенно ценен, поскольку боковое движение Андромеды на небесной сфере очень мало.[18]

Исследования реальных слияний галактик проверяют, как звёзды, газ и чёрные дыры реагируют на сближения. Космологические наблюдения проверяют расширение Вселенной. Вместе они укрепляют разные части прогноза, сохраняя чёткое различие между измеренными условиями и экстраполированным будущим.

Глава о галактике завершается; начинается история звёзд

Будущее галактики складывается на многих масштабах.

Милкомеда — возможный вариант будущего для нашего космического окружения. Когда бы и образовалась эта система, галактики будут продолжать меняться под воздействием гравитации, потоков газа, эволюции звёзд и дальнейшего расширения Вселенной.

Чтобы понять, какие светила смогут существовать так долго в будущем, теперь обратимся к разделу Звездообразование и жизненный цикл звёзд—начиная с холодных облаков, где рождаются новые звёзды.

Источники и дополнительная литература

Научные статьи и обзоры авторов. Сравнение орбит включает исследования, доступные к сентябрю 2026 года. Более ранние симуляции слияний помогают наглядно представить физические процессы; их конкретные прогнозы орбит были пересмотрены. Все диаграммы концептуальны.

Sawala и др. (2025) — Нет уверенности в столкновении Млечного Пути и АндромедыСовокупность орбитальных моделей Местной группы с вероятностью слияния около 50% в течение десяти миллиардов лет.
Wu и др. (2026) — Судьба системы Млечного Пути и Андромеды: слиться или нет?Принятое к публикации в ApJ Letters исследование: пересмотренные данные о движении указывают на слияние, однако результаты по-прежнему существенно зависят от выбранных исходных параметров.
van der Marel и др. (2012) — Вектор скорости M31. II. Радиальная орбита в направлении Млечного Пути и предполагаемая масса Местной группыСкорость радиального сближения после учёта движения Солнца; исторические ограничения на поперечное движение.
van der Marel и др. (2012) — Вектор скорости M31. III. Будущая орбитальная эволюция, слияние Млечного Пути, M31 и M33 и судьба СолнцаБолее ранние симуляции, иллюстрирующие динамику слияния, структуру остатка и изменения орбит галактик, подобных Солнцу.
Hopkins и др. (2009) — Как диски переживают слияния?Как содержание газа, угловой момент и геометрия сближения влияют на остаток после слияния.
Cautun и др. (2019) — Последствия Великого столкновения между нашей Галактикой и Большим Магеллановым ОблакомПрогнозная модель более раннего слияния Млечного Пути с БМО и его последствий для нашей галактики.
Schröder и Smith (2008) — Далёкое будущее Солнца и Земли: новый взглядУвеличение яркости Солнца, эволюция звезды-гиганта, потеря массы и неопределённые детали окончательной судьбы Земли.
Colpi (2014) — Массивные двойные чёрные дыры в галактических ядрах и их путь к слияниюЭтапы, связывающие слияние галактик с образованием пары чёрных дыр, ужесточением двойной системы и гравитационно-волновым сближением.
Barausse и Lapi (2021) — Слияния массивных чёрных дырОбзор главы о динамических задержках и астрофизических неопределённостях, влияющих на слияния массивных чёрных дыр.
Harrison и Ramos Almeida (2024) — Наблюдательные тесты обратной связи активных ядер галактик: обзор подходов и интерпретацииКак аккрецирующие чёрные дыры передают энергию газу и почему вспышка не означает постоянного подавления звездообразования.
Nagamine и Loeb (2003) — Будущая эволюция ближайшей крупномасштабной структуры во Вселенной, где доминирует космологическая постояннаяУсловные предсказания относительно разделения связанных структур и изоляции Местной группы от скопления Девы.
Davis и Lineweaver (2004) — Расширяющаяся путаница: распространённые заблуждения о космологических горизонтах и сверхсветовом расширении ВселеннойПочему удаление со сверхсветовой скоростью, наблюдаемые пределы и горизонты событий — разные понятия.
Коллаборация DESI (2025) — Результаты DESI DR2 II: измерения барионных акустических осцилляций и космологические ограниченияИзмерения, проверяющие постоянную и эволюционирующую тёмную энергию; экстраполяции в отдалённое будущее по-прежнему зависят от модели.
Salcido и др. (2018) — Влияние тёмной энергии на формирование галактик. Что ждёт нашу Вселенную в будущем?Моделирование будущего звездообразования, включая роль обратной связи от чёрных дыр и доступность газа.
Adams, Laughlin и Graves (2004) — Красные карлики и конец главной последовательностиЗвёздные модели, предсказывающие чрезвычайно долгую жизнь для самых маленьких звёзд, сжигающих водород.
Adams и Laughlin (1997) — Умирающая Вселенная: долгосрочная судьба и эволюция астрофизических объектовОстатки звёзд далёкого будущего, испарение галактик и зависимость от непроверенной физики частиц.
Hawking (1975) — Рождение частиц чёрными дырамиТеоретические основы излучения чёрных дыр и их последующего испарения.
Wu и др. (2025) — Повторное исследование собственных движений M31 и M33 с использованием массивных сверхгигантов по данным Gaia DR3Обновлённая астрометрия, калибровка систематических ошибок и выводы об орбитальной истории M33.
Krauss и Scherrer (2007) — Возвращение статичной Вселенной и конец космологииКак удалённые источники исчезают из поля зрения во Вселенной с постоянной космологической постоянной.
Takenaka и др., коллаборация Super-Kamiokande (2020) — Поиск распада протона по каналам p → e⁺π⁰ и p → μ⁺π⁰ с увеличенным fiducial-объёмом в Super-Kamiokande I–IVИсследования устанавливают ограничения на конкретные возможные каналы распада протона, но не подтверждают обнаружение распада.

Все статьи в этой главе

Вернуться к блогу