既然宇宙在膨脹,銀河系和仙女座為什么還會(huì)相撞?
天文學(xué)家確認(rèn),宇宙處于超光速膨脹狀態(tài),距離地球越遠(yuǎn)的星系,遠(yuǎn)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(wú)疑是非常矛盾的,宇宙膨脹的力量難道對(duì)它們不起作用?
問(wèn)題的真相其實(shí)很簡(jiǎn)單,那就是宇宙膨脹的力量太弱了,至少在幾百萬(wàn)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(dòng)力驅(qū)動(dòng),暗能量只是加速了這一過(guò)程,根據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡和韋伯望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè),目前宇宙膨脹的速度是70公里/秒/百萬(wàn)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(wàn)光年的尺度上,引力,尤其是大質(zhì)量星系之間的引力,是能夠抵消或逆轉(zhuǎn)膨脹的。
銀河系和仙女座星系相距只有250萬(wàn)光年,同屬本地星系群,這里包含50多個(gè)星系,比如三角座星系M33、麥哲倫云等,直徑約1000萬(wàn)光年,本地群被彼此的引力深度綁定,共同圍繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)。
在千萬(wàn)光年范圍的本星系群里,銀河系和仙女座都是直徑10萬(wàn)光年以上的大星系,引力此時(shí)是強(qiáng)于宇宙膨脹的力的,具體計(jì)算,兩個(gè)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(dá)到110公里每秒,所以長(zhǎng)期以來(lái)仙女座都是藍(lán)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(xué)雜志》模擬,本地群引力將星系鎖定,膨脹效應(yīng)僅在1000萬(wàn)光年外顯著,所以歷史上本星系群內(nèi)部就有過(guò)很多次碰撞融合,銀河系里至少有三分之一的恒星來(lái)自其他星系,都是融合后的產(chǎn)物。
2024年《自然-天文學(xué)》基于蓋亞望遠(yuǎn)鏡(Gaia)數(shù)據(jù),測(cè)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(huì),距心約10萬(wàn)光年,引力潮汐首先會(huì)撕扯外層恒星,然后是太陽(yáng)這種郊區(qū)恒星。
100億年內(nèi),多次交會(huì)后的兩個(gè)星系最終會(huì)合并成為橢圓星系,太陽(yáng)系有很大可能性會(huì)被轉(zhuǎn)移到的新的軌道上。
對(duì)于更遙遠(yuǎn)的星系,比如5400萬(wàn)光年外的室女座星系團(tuán)來(lái)說(shuō),宇宙膨脹的力量已經(jīng)超過(guò)了引力,它們只能被迫彼此分開(kāi),根據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)達(dá)幾十年的拍攝,天文學(xué)家確認(rèn),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(huì)旋臂扭曲,恒星拋散,形成潮汐尾,然后是漫長(zhǎng)的引力平衡時(shí)期。
如果40億年后人類文明還存在的話,或許已經(jīng)離開(kāi)銀河系甚至是本星系群了,在一個(gè)不斷運(yùn)動(dòng)的宇宙中,文明的遷徙應(yīng)該是很自然的一件事,畢竟資源總是有限的,需要不斷開(kāi)辟新的資源基地。
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