¿Notaríamos siquiera la fusión con la Galaxia de Andrómeda?

La fusión se notaría indirectamente debido a un estallido dramático de formación de estrellas y supernovas. El gas de las dos galaxias se encontrará a gran velocidad, se agrupará y producirá nuevas estrellas. Algunas serán muy pesadas y brillantes, lo que dará como resultado supernovas y estallidos de rayos gamma: la galaxia fusionada puede volverse demasiado riesgosa para las civilizaciones con destino al planeta que dependen de una capa de ozono. Esto se ve amplificado por la posibilidad de acumulación de gas en los agujeros negros centrales que producen un núcleo galáctico activo luminoso. Al final, estos procesos tenderán a eliminar gran parte del gas y terminarán con la formación de estrellas, dejándonos con una gran galaxia elíptica.

Obviamente, el proceso en sí se extiende durante cientos de millones de años desde el principio hasta el final de la fusión final, por lo que nunca habría nada que se moviera dramáticamente. El cielo nocturno seguiría haciéndose más complejo y rico hasta que la fusión termine.

Una civilización que observe las estrellas probablemente se dé cuenta de lo que está pasando, especialmente comparándolo con otras fusiones galácticas.

Lo más probable es que no se vea nada especial desde la Tierra durante la vida del Sol. Los resultados más recientes (ver la discusión en Will Milky way and Andromeda colisionarán con seguridad? ) sugieren que la Vía Láctea y Andrómeda tendrán un "golpe de refilón" inicial con un pericentro (es decir, el acercamiento más cercano) de 75 kpc (220,000 años luz) aproximadamente 5 mil millones de años en el futuro ( van der Marel et al. 2019 ). Luego se separarán y luego chocarán entre sí nuevamente, antes de fusionarse por completo después de unos diez mil millones de años en el futuro, cuando el Sol se haya ido hace mucho tiempo ( Schiavi et al. 2020).). en otras palabras, la colisión no es lo suficientemente directa como para que suceda nada espectacular hasta que el Sol haya terminado su vida como una estrella normal dentro de unos 7 mil millones de años.

La extensión radial de los discos de ambas galaxias es del orden de 15 kpc, con una longitud de escala que decae exponencialmente a unos 3 kpc de sus centros. El Sol está a solo 8 kpc del centro de la Vía Láctea. Por lo tanto, si la Vía Láctea y Andrómeda tienen un acercamiento máximo inicial de 75 kpc, en realidad habrá muy poca interacción directa. En particular, no habrá fusión de agujeros negros centrales ni interacciones significativas de gas durante la vida del Sol, ya que el gas está confinado en gran medida a una extensión radial similar a la de las estrellas y los agujeros negros son centrales.

El Sol en sí no estaría cerca de la región de interacción inicial, por lo que cualquier aumento de la formación de estrellas, supernovas, etc. (que, dado que los discos de gas apenas interactúan, creo que sería modesto), estaría a decenas de kpc de distancia. La densidad estelar local apenas cambiaría y el cielo nocturno solo se vería diferente en el sentido de que la galaxia de Andrómeda está a unos 75 kpc de distancia. Sin embargo, los astrónomos podrían identificar a los intrusos estelares de Andrómeda (?) debido a sus extraños componentes de velocidad (¡que no serían visibles a simple vista!) y una composición química ligeramente diferente.

Habiendo dicho todo eso, las barras de error en la velocidad relativa tangencial del MW y Andrómeda siguen siendo bastante grandes. Entonces, aunque lo anterior parece ser el escenario más probable, todavía existe la posibilidad de que la colisión sea más directa. En cuyo caso, le señalo la respuesta de Anders Sandberg. Del mismo modo, aún puede ser posible que la interacción sea aún más débil y que el MW y Andrómeda experimenten una serie de pases distantes antes de fusionarse en escalas de tiempo de 50 mil millones de años ( Schiavi et al. 2020 ).

Pequeña actualización:

El trabajo reciente de Salomon et al. (2021) actualiza la velocidad relativa tangencial de Andrómeda a$80 \pm 38$km/s, un poco más grande, pero consistente con el$57 \pm 33$km/s citado por van der Marel et al. (2019) .

Un nuevo artículo de Schiavi et al. (2020) investiga el momento de la fusión en función de la velocidad tangencial. Para$v_t = 57$km/s encuentran que el primer acercamiento más cercano tiene lugar en 4.300 millones de años en un pericentro de 50-100 kpc, dependiendo de la densidad del medio intergaláctico, y la fusión final tiene lugar en 10.000 millones de años, cuando el Sol será una enana blanca que se desvanece.

El momento de la primera aproximación cercana depende sólo débilmente del valor asumido de$v_t$, pero el momento de la fusión depende mucho de$v_t$. Apenas,$\tau_{\rm merger} \propto v_t^5$si no hay un medio intergaláctico, pero se acelera un poco (no especificado en el documento, pero parece duplicarse a 20 mil millones de años para$v_t=92$km/s de la Fig. 6 en el documento) por valores más realistas.

El documento también muestra que después de la fusión, los agujeros negros centrales se fusionarán en escalas de tiempo de decenas de millones de años.

Otra posibilidad, discutida por van der Marel et al. (2012) usando$v_t = 30$km/s (que todavía está dentro de los límites de la posibilidad) tiene la fusión en 6.500 millones de años (cuando el Sol todavía existirá como gigante roja). La fusión tiene un$\sim 85$porcentaje de probabilidad de hacer que el Sol migre a un radio más grande desde el centro de la galaxia fusionada. Sin embargo, esto sucedería en escalas de tiempo lo suficientemente largas como para que no sea algo que uno "notaría" que sucede. Pero está claro que la apariencia de nuestra galaxia cambiaría desde nuestra vista actual de la Vía Láctea.

Además de las otras respuestas, aquí hay una ilustración que muestra cómo se vería la colisión vista desde la tierra:

^{(Abrir imagen en pestaña nueva para ampliar)}

Esta serie de ilustraciones fotográficas muestra la fusión prevista entre nuestra galaxia, la Vía Láctea, y la galaxia vecina de Andrómeda.

Primera fila, izquierda: actualidad.

Primera fila, derecha: en 2 mil millones de años, el disco de la galaxia de Andrómeda que se aproxima es notablemente más grande.

Segunda fila, izquierda: en 3.750 millones de años, Andrómeda llena el campo de visión.

Segunda fila, derecha: en 3850 millones de años, el cielo arderá con la formación de nuevas estrellas.

Tercera fila, izquierda: en 3900 millones de años, la formación de estrellas continúa.

Tercera fila, derecha: en 4 mil millones de años, Andrómeda se estira por mareas y la Vía Láctea se deforma.

Cuarta fila, izquierda: dentro de 5100 millones de años, los núcleos de la Vía Láctea y Andrómeda aparecerán como un par de lóbulos brillantes.

Cuarta fila, derecha: en 7 mil millones de años, las galaxias fusionadas forman una enorme galaxia elíptica, cuyo núcleo brillante domina el cielo nocturno.

( Imagen y fuente del texto )

Entonces, como ya se dijo en otras respuestas, seguramente se puede ver una diferencia en nuestro cielo nocturno actual, aunque los cambios ocurren en escalas de tiempo extremadamente grandes.

La galaxia de Andrómeda ahora se acerca a nosotros en$110$km/s ¿Notas algo? No. Se necesitan millones de años para que la posición cambie notablemente.

Será lo mismo cuando ocurra la colisión. Nuestra galaxia está en algún lugar alrededor$1000$años luz de espesor. Dado que la galaxia de Andrómeda viaja a aproximadamente$10^{-3}$c, se necesitaría alrededor de un millón de años para penetrar a través de nuestra galaxia de forma delgada.

¿Veríamos las estrellas de Andrómeda más cercanas zumbando? Supongamos que uno se acerca a$1$a un año luz de distancia, o$10^{13}$kilómetros En$110$km/s, tomaría algo como$10^{10}$segundo, o$300$años, para cambiar de posición en 1 grado.