25岁北大博士生“算”出：65亿年后，银河系将迎来撞击并合

文｜《中国科学报》记者孙滔

65亿年后，银河系与“邻居”仙女座星系将逐步并合，最终形成一个新的巨大星系。这个事件的发生概率是90%。

这是25岁的吴昊最新发表的研究结论，他关心银河系的命运。

4月9日，作为第一作者，这位北京大学天文学系三年级博士生在国际天文学期刊《天体物理学杂志快报》（ApJL）上在线发表了他们团队的研究成果。论文通讯作者为中国科学院大学天文与空间科学学院副教授黄样和北京大学天文学系教授张华伟。

他们的研究颠覆了芬兰学者Till Sawala等人于2025年6月初发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）的一项研究结论。后者认为，银河系与仙女座星系在未来100亿年内发生并合的概率可能仅约为50%。

一个主打“撞击并合”，一个主打“不会撞击”。

“银仙并合”

仙女座星系距离银河系约250万光年，是距离银河系最近的大型旋涡星系，也是本星系群（以银河系为中心的小型星系集团）中，唯一体量、质量与银河系接近的大型星系。

早在一百多年前，天文学家就发现，在银心参考系下，仙女座星系以110公里每秒的径向速度朝银河系运动。

它们会相遇并发生“银仙并和”，还是会擦肩而过？这就成了天文学家关心的问题。

哈勃空间望远镜（HST）的早期直接测量表明，仙女座星系相对于银河系的切向速度（也就是垂直于径向的速度）仅约17公里/秒。切向速度越小，二者相撞的概率就越大。因此天文学界一直认为二者将在约55亿年后发生并合。

直到2025年6月初，Till Sawala等人发表在《自然-天文学》的研究否认了之前的推测。

早在2024年10月的组会上，吴昊就关注到了Till Sawala等人提前公布在预印本平台arXiv的同一个研究。那个时候，吴昊正困惑于红蓝样本差异巨大的现象。在天文学研究中，星体样本按温度与演化阶段分为两类：蓝色恒星样本为高温大质量的年轻恒星，红色恒星样本为低温恒星或演化至晚年的恒星。

对于仙女座星系的运动，吴昊仅用一两个月就得到了初步结果。然而他们发现，基于欧洲航天局盖亚空间望远镜（Gaia）的高精度天体测量数据，蓝色恒星和红色恒星样本测出的切向速度相差200公里每秒，而整个星系的切向速度才数十公里每秒。这个差异无法解释。Till Sawala等人的研究同样没有解决这个问题。

这个问题困扰了吴昊两三个月，直到他查阅了Gaia的官方文档，才发现偏红的天体样本速度存在系统性偏离。

修正这种偏离后，对应仙女座星系相对于银河系的切向速度为46.7公里/秒。正是这个关键的修正，让“银仙”命运的预测结果产生了质的不同。

三页草稿纸

事实上，他们团队的这个工作并非一蹴而就，而是一个“三步走”的经典研究范例。

接受《中国科学报》记者采访时，吴昊展示了三页带有折痕的草稿纸。那是他小导师黄样在3年前写就的。吴昊保存至今。

2023年国庆节期间，刚刚博士生一年级的吴昊去国家天文台找黄样，想聊聊读博期间的研究规划。黄样就用这三张草稿纸，给他梳理了一个“三步走”计划。吴昊其后完成的两个题目便是按照这个规划来做的。

第一步是“送分题”，也就是要把仙女座星系（M31）和三角座星系（M33）中的超巨星候选体筛选出来。M33同属本星系群，是群内第三大星系（依次是M31、银河系、M33），是受引力束缚的轨道伴星系，未来会共同卷入“银仙并合”事件。

这需要郭守敬望远镜（LAMOST）的观测数据，而导师张华伟早在十年前就选好了这些观测目标，吴昊只需要拿过来观测数据做分析即可。他们最终在M31中识别出199个超巨星成员，在M33中识别出84个超巨星成员。

吴昊在博士生一年级就完成了这项工作，相关论文发表在2025年1月份的《天文和天体物理学研究》（RAA）上。

第二步是“探索题”，也是这个系列最关键的部分——研究仙女座星系的运动。他们主要解决了Gaia测量“红蓝不一致”的问题。相关论文于2025年9月份发表在《天文学与天体物理学》（A&A）。

第三步本来的规划并非研究银仙碰撞，而是仙女座星系翘曲，即星系边缘类似“炸薯片”或S形的结构。

直到2025年5月的组会上，导师张华伟告诉吴昊，既然有了更精确的运动数据，还解决了之前Gaia测量“红蓝不一致”的问题，何不更精准地预测“银仙”命运呢？

“星辰大海”

为什么要研究仙女座星系？

吴昊的解释是，“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。我们人类身处银河系，无法看到它的全貌，而仙女座星系是可以看到全貌的。它和银河系类似，都是大型漩涡星系，就像银河系的一面镜子。

在这个意义上，仙女座星系能提供外部视角。如果把它的特征、形成与演化历史研究明白，就能加深对银河系的理解。

更加重要的是，它是为数不多在地球上能肉眼看到的河外星系。位于河北承德的中国科学院国家天文台兴隆观测基地，光污染相对较少，通常在11、12月份晚上肉眼就能看到仙女座星系。这也是LAMOST当时专门拍摄仙女座星系天体的原因。

其实，吴昊一直关注的是银河系。还是北京师范大学本科生的时候，吴昊就在本校教授苑海波指导下发现了黑洞宿主星团的候选体，那是一个银河系内的超致密星团。2024年，已是北大博士生的他将相关研究成果发表于《天文学杂志》（Astronomical Journal）。

其实，人类的命运跟银河系的关系并没有想象的那么密切，毕竟太阳系位于银河系边缘，同时太阳的寿命也仅剩数十亿年。按照他们的研究结论，65亿年后“银仙并合”之际，太阳已先行走向死亡。

吴昊说，如今可以期待即将上天的中国空间站工程巡天望远镜（CSST），届时就能更精确测量仙女座星系的运动，这样我们对银河系未来就会有更清晰的认知。接下来，他想去给仙女座星系“称重”，看看它和银河系谁的“体重”更大。

做天文学研究的感受是很奇妙的。吴昊对张华伟的一句话越来越感同身受：“有一些东西，全世界只有你自己一个人知道，而且你非常确信它是非常有意义的，这其实就是做天文的一种感觉。”

2025年12月，在一个太空话题相关的网帖中，吴昊忍不住在一个关注“银仙”命运的评论后面匿名跟了一段话：“我恰好就是做这个的，刚submit（提交）了一篇文章。我们发现还是大概率（90%）会相撞。不过不管怎样，这个撞击的时间大概在几十亿年后，在撞击发生前，太阳大概率会先死掉。”

这个身高1米88的小伙子有了一种“真理在手”的成就感。

论文链接：

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-4527/ad9197

https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/09/aa55477-25

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae5799

主题：银河系|TillSawala等人|切向速度