既然宇宙在膨脹,銀河系和仙女座為什么還會相撞?
天文學家確認,宇宙處于超光速膨脹狀態(tài),距離地球越遠的星系,遠離地球的速度就越快,但是在這種情況下,銀河系和仙女座竟然還能在40億年后相撞,合并成“銀河仙女星系”,這無疑是非常矛盾的,宇宙膨脹的力量難道對它們不起作用?
問題的真相其實很簡單,那就是宇宙膨脹的力量太弱了,至少在幾百萬光年的尺度上,它的斥力還比不上引力,宇宙目前的膨脹由大爆炸初始動力驅動,暗能量只是加速了這一過程,根據(jù)哈勃望遠鏡和韋伯望遠鏡的觀測,目前宇宙膨脹的速度是70公里/秒/百萬秒差距(3.26光年)。
這種膨脹速度在幾十億,上百億光年的尺度上雖然不可忽視,但在幾百萬光年的尺度上,引力,尤其是大質量星系之間的引力,是能夠抵消或逆轉膨脹的。
銀河系和仙女座星系相距只有250萬光年,同屬本地星系群,這里包含50多個星系,比如三角座星系M33、麥哲倫云等,直徑約1000萬光年,本地群被彼此的引力深度綁定,共同圍繞質心運動。
在千萬光年范圍的本星系群里,銀河系和仙女座都是直徑10萬光年以上的大星系,引力此時是強于宇宙膨脹的力的,具體計算,兩個星系之間的空間斥力,只有每秒54公里左右,而它們之間的引力速度能達到110公里每秒,所以長期以來仙女座都是藍移狀態(tài),始終都在向著銀河系靠近,37億年到40億年后的撞擊也是不可避免的。
2023年《天體物理學雜志》模擬,本地群引力將星系鎖定,膨脹效應僅在1000萬光年外顯著,所以歷史上本星系群內部就有過很多次碰撞融合,銀河系里至少有三分之一的恒星來自其他星系,都是融合后的產物。
2024年《自然-天文學》基于蓋亞望遠鏡(Gaia)數(shù)據(jù),測定兩者橫向速度約80公里/秒,徑向速度接近110公里/秒,兩者將在40億年后首次近距離交會,距心約10萬光年,引力潮汐首先會撕扯外層恒星,然后是太陽這種郊區(qū)恒星。
100億年內,多次交會后的兩個星系最終會合并成為橢圓星系,太陽系有很大可能性會被轉移到的新的軌道上。
對于更遙遠的星系,比如5400萬光年外的室女座星系團來說,宇宙膨脹的力量已經超過了引力,它們只能被迫彼此分開,根據(jù)哈勃望遠鏡長達幾十年的拍攝,天文學家確認,星系碰撞現(xiàn)象都是位于較近的星系附近的,它們一般都會旋臂扭曲,恒星拋散,形成潮汐尾,然后是漫長的引力平衡時期。
如果40億年后人類文明還存在的話,或許已經離開銀河系甚至是本星系群了,在一個不斷運動的宇宙中,文明的遷徙應該是很自然的一件事,畢竟資源總是有限的,需要不斷開辟新的資源基地。
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