Wie viel Überlappung haben die Andromeda-Galaxie und die Milchstraße, wenn sie kollidieren?

Messungen der Blauverschiebung von Andromeda lassen den Schluss zu, dass die Entfernung zwischen der Andromeda-Galaxie und der Milchstraße abnimmt und sie in wenigen Milliarden Jahren "kollidieren" werden.

Die Blauverschiebung ergibt nur die radiale Komponente des Geschwindigkeitsvektors von Andromeda. Nach meinem Verständnis ist die Messung der Tangentialkomponente entscheidend, um zu bestimmen, ob tatsächlich eine "Kollision" stattfindet (in einem gravitativ gebundenen Zweikörpersystem muss die Relativgeschwindigkeitskomponente genau auf den anderen Körper zeigen, damit punktförmige Körper kollidieren). dh die tangentiale Komponente muss verschwinden).

Galaxien sind nicht punktförmig, daher kann eine kleine tangentiale Komponente ungleich Null zu einer Kollision führen, bei der sich mindestens einige Galaxienarme schneiden.

Wurde die Tangentialgeschwindigkeit gemessen? Wenn das so ist, wie? Wie zentral ist die Kollision (Wölbung in Wölbung, Wölbung in Arme, Arme in Arme)?

Diese Seite enthält ab Juni 2012 eine ziemlich detaillierte Zusammenfassung von drei Artikeln, die sich mit dem Tangentialgeschwindigkeits- und Kollisionsproblem befassten. Ich zitiere ein paar Auswahlbits von dieser Seite:

Andromeda (M31) und die Milchstraße sind die beiden größten Galaxien in der kleinen Gruppe von Galaxien, die als lokale Gruppe bezeichnet wird. Momentan ist M31 ungefähr 770 kpc von unserer Galaxie entfernt, aber Doppler-Messungen der Sichtlinien-Geschwindigkeiten seiner Sterne haben lange gezeigt, dass es unaufhaltsam auf uns zufällt. Die genaue Art der Kollision ist jedoch bisher unbekannt geblieben. Wird es ein Fehlschlag, ein flüchtiger Schlag oder ein frontaler Knaller sein? Dies hängt von der richtigen Bewegung (Seitenbewegung) von Andromeda am Himmel ab, die äußerst schwer zu messen ist.

Endlich ist es den Autoren dieser Studie gelungen, außergewöhnlich genaue Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops über die tangentiale Bewegung von M31 über einen Zeitraum von fünf bis sieben Jahren zu sammeln, und diese Daten beseitigen jeden Zweifel, dass Andromeda dazu bestimmt ist, auf unsere Milky aufzuschlagen und sich mit dieser zu vermischen Weg in vier Milliarden Jahren. Die Triangulum-Galaxie M33, die drittgrößte Galaxie der lokalen Gruppe, die an M31 gebunden ist, wird wahrscheinlich am kosmischen Boom teilnehmen (mit einer geringen Wahrscheinlichkeit, dass M33 zuerst die Milchstraße erreicht).

Das Endergebnis ist, dass M31 eine Radialgeschwindigkeit in Bezug auf die Milchstraße von ungefähr -109 km / s und eine Tangentialgeschwindigkeit von ungefähr 17,0 km / s (<34,3 km / s bei 1-Sigma-Konfidenz) aufweist. Diese Zahlen deuten eindeutig darauf hin, dass der Geschwindigkeitsvektor der Andromeda-Galaxie statistisch mit einer radialen Umlaufbahn (Frontalzusammenstoß) in Richtung der Milchstraße übereinstimmt. Dies bedeutet, dass das Milchstraße-M31-System gebunden ist und die beiden Galaxien zusammenwachsen, wie in Artikel III näher untersucht.

Die Simulationen zeigen, dass die Milchstraße und die Andromeda-Galaxie in Übereinstimmung mit der in Papier II für M31 abgeleiteten Umlaufbahn (Frontalzusammenstoß) zusammenwachsen und dass das erste „Perizentrum“ (näheste Annäherung) bei etwa 4 Gyr ab erfolgen wird jetzt. Für unsere Milchstraße besteht eine Wahrscheinlichkeit von 72,2%, dass die Begegnung fortschreitet (die Galaxie dreht sich in dieselbe Richtung wie der Vorbeiflug). In 41,0% der Monte-Carlo-Umlaufbahnen erzielt M31 einen direkten Treffer mit unserer Milchstraße, wobei die Autoren einen „direkten Treffer“ als Begegnung mit einer Entfernung im ersten Perizentrum von weniger als 25 kpc definieren. Die beiden Galaxien werden schließlich nach 5,9 Gyr zusammenwachsen und das radiale Massenprofil des Fusionsrestes wird deutlich länger sein als die ursprünglichen Einzelprofile. Grob gesagt wird dieses Profil dem folgen$R^{1/4}$ Gesetz charakteristisch für elliptische Galaxien, in Übereinstimmung mit den Vorhersagen aus den numerischen Simulationen der wichtigsten Zusammenschlüsse von Spiralgalaxien.

Ich werde das bemerken $25 \text{ kpc} = 25,000 \text{ pc} \cong 81,540 \text{ ly}$, und dass die Milchstraße nur einen Durchmesser von ungefähr 100.000 ly hat, so dass die "Direkttreffer" -Definition hier eine beträchtliche Entfernung darstellt.