1.4　仙女星系为什么能成为本星系群的霸主？

除了银河系以外，本星系群这座“城市”还有另一个“中心城区”，那就是仙女星系。

仙女星系是人类肉眼可见的最远的天体。和银河系一样，仙女星系也是一个螺旋星系（图1.20）。它与地球相距250万光年，其直径约为22万光年，而总质量能达到太阳质量的1.5×10 ¹² 倍，差不多是银河系的2倍。

在20世纪以前，人类一直认为仙女星系（当时叫仙女星云，编号M31）是位于银河系内部的一团漩涡星云。直到20世纪20年代，哈勃才在仙女星系中找到了造父变星，并算出仙女星系与地球的距离远远超过100万光年。从那以后，人类才得以确定，银河系只是宇宙中的一座小小的孤岛 。

我们在银河系之旅中讲过，银河系中心有一个超大质量黑洞，其质量能达到太阳的400多万倍 。同样地，在仙女星系中心也有一个超大质量黑洞，其质量能达到太阳的1.4亿倍。也就是说，虽然仙女星系的质量仅为银河系的2倍，但是仙女星系中心黑洞的质量是银心黑洞质量的30多倍。所以，仙女星系是本星系群无可争议的霸主。

那么问题来了：仙女星系为什么能成为本星系群的霸主？答案是，它靠着不断吞并周围的矮星系，一步步发展壮大到今天。

举个仙女星系吞并了其他星系的例子。

目前的天文观测表明，仙女星系中大概有460多个球状星团（球状星团是由大量恒星构成的球状恒星集团）。在这460多个球状星团中，有一个非常特殊也非常诡异的球状星团，被称为“M31 G1”。其含义是，M31星系（即仙女星系）的1号球状星团（图1.21）。

为什么说“M31 G1”是一个非常特殊也非常诡异的球状星团呢？因为“M31 G1”中的恒星数量非常恐怖，能达到好几百万。而在正常情况下，球状星团中的恒星数量总是介于几百到几万之间。

为了便于理解，你不妨把球状星团想象成一个住宅小区。在正常情况下，小区能住几百到几万户的居民。但现在人们发现，这个名为“M31 G1”的小区里面居然住了几百万户的居民。为什么会有这种超大规模的住宅小区呢？

最合理的解释是，“M31 G1”的前身是一个独立的矮星系。这个矮星系落入仙女星系的魔掌后，其外围物质被仙女星系的潮汐力剥离，只剩下一个相当致密的核心。这个残存的核心，就变成了今天的“M31 G1”。

而被吞并的“M31 G1”并不是个例。2009年，美国《科学》杂志上发表的一篇论文，研究了位于本星系群内的21个椭圆星系。这些椭圆星系有一些共同的特征：体积小、密度高、年龄老。换句话说，这些椭圆星系中包含的绝大多数恒星，其化学成分都很接近位于大型星系中心的古老恒星。所以此文的作者猜想，这些椭圆星系以前都是更大星系的核心。其外围物质被银河系或仙女星系的潮汐力剥离后，就变成了今天的样子 。

随后，人们发现在这21个椭圆星系中，有一个极为特殊的存在，那就是M32星系（图1.22）。

M32星系是位于仙女星系南边的一个卫星星系，其直径约为8000光年，质量约为太阳的30亿倍。只看这些数据的话，M32星系就是一个毫不起眼的小角色。

那么，为什么说M32星系是个极为特殊的存在呢？因为人们后来惊愕地发现，在M32星系的中心居然有一个超大质量黑洞，其质量能达到太阳质量的250万倍 。

这就很惊悚了。我们不妨做一个对比。总质量高达太阳质量的4000亿倍的银河系，其中心黑洞的质量约为太阳的400万倍。而总质量只有太阳质量的30亿倍的M32星系，其中心黑洞的质量居然能达到太阳的250万倍。换言之，总质量还不到银河系1%的M32星系，其中心黑洞的质量居然和银心黑洞是同一个量级。

这意味着，现在已经沦为小星系、看上去毫不起眼的M32星系，最早是和银河系差不多大小的本星系群第三号大佬。

本星系群的第三号大佬，为什么会沦落到今天的地步？

2018年，一篇发表在《自然·天文学》杂志的论文对此进行了研究。用计算机进行了大量的数值模拟后，此文作者宣布，M32星系的遭遇可以用图1.23来描述。

简单地说，M32星系和仙女星系跳了一场持续50亿年的死亡之舞。这场死亡之舞可以分为以下4个阶段。

第一阶段，起舞。50亿年前，M32星系和仙女星系在引力的牵引下，开始跳一场双向奔赴的舞蹈。尽管这场舞蹈会持续几十亿年，但是M32星系的悲惨命运，在它开始跳舞的那一刹那，就已经注定。

第二阶段，相遇。25亿年前，M32星系和仙女星系终于相遇了。由于星系内部非常空旷，两个星系会不断地彼此穿越。在彼此穿越的过程中，质量较小的M32星系的外围物质，会被仙女星系的潮汐力一点点剥离。久而久之，M32星系就会被潮汐瓦解。被潮汐瓦解后的M32星系会变成三部分：最里面的是一个未被潮汐瓦解的致密核心，中间的是富含重元素 的内恒星晕，最外围的则是已经弥散开、包含大量氢气和氦气的星流。

第三阶段，并合。20亿年前，在彼此穿越中变得越来越近的M32星系和仙女星系，开启了并合的过程。这个并合过程中发生的头等大事，就是外围星流逐渐汇入了M32星系和仙女星系的核心区域，从而在这两个星系的内部引发“星暴”。所谓的星暴，就是爆发式的恒星形成过程。研究表明，仙女星系中大概有20%的恒星，都是在这场20亿年前的星暴中诞生的。这意味着，这场发生在20亿年前的星系并合事件，彻底重塑了整个仙女星系的面貌。

第四阶段，曲终。今天，M32星系和仙女星系的并合过程已经宣告结束。被剥离了所有外层物质的M32星系，只剩下一个质量仅为太阳质量30亿倍的核心，从而彻底沦为本星系群中的小角色。至于仙女星系，则一跃成为本星系群中无可争议的霸主。

我们已经介绍了仙女星系历史上的最重要事件：20亿年前，它吞并了本星系群的老三，也就是M32星系，从而一跃成为本星系群的霸主。

正所谓“一山不容二虎”。本星系群的老大，会放过本星系群的老二，也就是我们生活的银河系吗？

欲知详情，请听下回分解。 KLtSt9znYRmQIoOuQKZf2nwR2OmhTmP/QUoAYCEh34emG7EVoCqAip69sfGMOzwl