我们的银河系和仙女座星系——我们所在宇宙中的两个巨大星系——在仅仅几十亿年的时间里就会发生巨大的碰撞。那么，在这种星系间的争斗中，哪一个星系会占主导地位呢?
我们最近对仙女座星系的质量进行了测量，并得出了一个有趣的结论，即仙女座星系是离我们仅有200万光年的宇宙邻居。
仙女座与银河系的总质量大约相同，是我们太阳的8千亿倍，表明这场星系间引力之战的结果实际上可能会是平局。
几十亿年之后，仙女座和银河系将会合并。如果我们想了解这次宇宙碰撞的详细情况，我们很有必要先知道这两个星系的质量。
大兄弟，小兄弟？
仙女座与银河系很相似，巨大的螺旋包含了数千亿的独立星体。尽管如此，天文学家们通过努力研究出了这两个星系中质量最重的那一个。
而了解两个巨大星系的质量将有助于揭示我们最终命运的细节。
如果我们想要了解所有附近星系的动态历史，这一问题的答案是至关重要的。因为无论星系是大或小，质量最大星系的引力场将控制所有星系的活动。
由于缺少数据以及复杂的计算会产生相当不确定的答案，至今天文学家们任然无法确定星系的质量。
有时，我们的银河系看起来是质量较大的星系；而其他时候，仙女座似乎才是这片宇宙中的巨人哥利亚。
就我们的银河系而言，我们可以获得最佳的观测数据，天文学家们对于它的质量问题正在达成共识。而仙女座，观测更加困难，天文学家们仍然在努力测量它的准确质量。
我们的最新工作运用一种新的方法去测量仙女座星系的质量。
如何测量一个星系
仅仅计数任一星系的星体数量，然后将它们各自的质量进行加和，你是不会得到总质量的。甚至说一点也不接近。一个星系的质量是由它的阴暗面决定的，而阴暗面是无法被望远镜观测到的大量物质。
星系的亮面，也就是我们可以看见的发光发热的恒星和气体，仅占星系总质量的几十个百分比。而剩余的部分，重要的大部分，是主导宇宙质量的令人难以捉摸的暗物质。
但是，正是暗物质的引力作用，将恒星保持在其轨道上，这意味着我们可以测量它的存在。美国天文学家 Vera Rubin半个世纪前就指出，仙女座比我们单单能看到的那些恒星要大的多。
因为暗物质可以将恒星保持在其轨道上，我们可以利用星体的运动去测量仙女座星系的总质量，包括不可见的暗物质。这就是我们新工作中所做的研究，但也得花费一番心思。
关键的概念是逃逸速度，或者说是你想要脱离一个重物的引力作用所需要的移动速度。
就像Elon Musk和猎鹰重型火箭所展现的那样，你需要达到超过11km/s的速度来保证你的特斯拉电动汽车可以脱离地球引力的束缚。
我们发现，如果我们可以追踪仙女座巨大引力光晕内星体的逃逸速度，我们就可以计算出它的引力，进而最终得出可靠的质量。
尽管计算是复杂的，得出的结论却是明确的：过去的估算夸大了仙女座的总质量。仙女座和银河系的质量在局部宇宙中是相等的。
面向未来
现在我们知道了银河系和仙女座拥有相似的质量，那么我们知道了什么呢？重要的是，我们现在可以尝试去了解这些星系在局部宇宙的形成和进化中所发挥的作用。
但是我们知道仅仅在几十亿年之内银河系就会和仙女座发生碰撞。过去我们不知道在这场战争中谁会是主要的玩家，谁会主导即将要发生的这场引力战争。
像冷战中确保相互毁灭（Mutually Assured Destruction，MAD）教义中所说的，最终在这场宇宙冲突中没有优胜者，但至少银河系会与它的宇宙竞争对手保持同步。
作者简介：
Geraint Lewis悉尼大学天体物理学教授
Prajwal Kafle西澳大利亚大学博士后研究员
（翻译：刘烨审校：郭晓）
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