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宇宙在超光速膨胀,为什么银河系与仙女座,还会在未来相撞?

时间:2021/12/29 14:26:51 点击:

  核心提示: 宇宙是非常辽阔的,目前的观测数据表明,仅仅是可观测宇宙的直径,就长达930亿光年,其外可能还有空间,但我们现在还看不见。 阻碍我们视线的,是宇宙时空本身的超光速膨胀,因此以每秒30万公里速度固定飞...

宇宙是非常辽阔的,目前的观测数据表明,仅仅是可观测宇宙的直径,就长达930亿光年,其外可能还有空间,但我们现在还看不见。

阻碍我们视线的,是宇宙时空本身的超光速膨胀,因此以每秒30万公里速度固定飞行的光子们,很多是永远飞不到地球的,因为发出这批光子的星系们,远离地球的速度是远远超过光速的,具体来说,距离地球145亿光年外的星系,远离地球的速度就超过了光速,人类永远看不见它们。

但凡事总有例外

美国国家地理曾发布一条微博称:银河系和仙女座星系在40亿年后就要相撞了,快准备一下吧!

乍看之下这就是个愚人节玩笑,毕竟银河系与仙女座之间隔着几百万光年,而且科学家也说了,宇宙此刻处于加速膨胀状态,在一般人的想象中,银河系与仙女座是不可能相撞的,只会在未来距离越来越远,就像气球上的两个点会随着气球的膨胀而逐渐远离一样。

但仙女座星系在未来会和银河系相撞,其实不是玩笑,而是板上钉钉的事,准确来说,天文学界在100年前就预料到了这次撞击的发生。

让我们跳回20世纪20年代

当时的美国天文学家埃德温.哈勃,正在用威尔逊天文台的望远镜对仙女座进行观测,通过造父变星,计算出了到仙女座星系的距离,发现其已经超过了银河系的直径,由此确定了仙女座是另外一个独立于银河系的星系。


后来经过沃尔特.巴德的研究,关于仙女座更详细的信息也浮出水面:它的外表与银河系类似,但直径达到了22万光年,相当于银河系的1.5倍,是本星系群中最大的一个星系,其内至少有1万亿个星系。


如果对仙女座的研究到此为止,那么还算一切平安,真正让仙女座成为星系撞车事件主角的的,是它独特的蓝移数据。

在物理学中,如果一个光源正在远离观察者,那么它发出的光在光谱上,就会朝红色的一段移动,由此我们就能推断出光源在远离我们,而宇宙中绝大部分星系发出的光都在红移,就说明宇宙绝大部分星系都在远离我们,即宇宙在膨胀。

但254万光年外的仙女座星系的光谱,却反常向蓝色方向移动,也就是说仙女座星系正在靠近银河系,而且速度高达300km/s,如果这个速度不变的话,最快37.5亿年后,仙女座就会从侧面撞上银河系。

那么问题来了,为什么在加速膨胀的宇宙中,相隔254万光年的银河系与仙女座星系,在未来还会相撞呢?

其实归根结底,是因为宇宙膨胀的速度还不够快,或者说是星系之间远离彼此的速度,比不上彼此引力的强度。

最新的宇宙膨胀速度,也就是哈勃常数,是67.80±0.77(km/s)/Mpc,翻译过来就是每隔326万光年,宇宙膨胀的速度就会增加67.8km/s,由此可见,在几十万光年乃至几百万光年的小尺度上,宇宙膨胀的速度其实并不快,因此直径2光年的太阳系才能继续存在,而不是被宇宙膨胀之力撕开。


银河系与仙女座之间区区254万光年的距离,在宇宙尺度上其实就是邻居的关系,这两个星系对彼此施加的引力,要远远超过宇宙膨胀本身的力量,因此它们才能在加速膨胀的宇宙中继续靠近,并在未来撞到一起。


哈勃望远镜升空以来,其实拍到了很多星系碰撞的车祸现场,它们往往会在引力作用下搅成一团,然后经过漫长的恒星再分配和引力平衡后,形成一个新的大星系,但在这之前还会有一批恒星因为星系内部引力情况的再分配,而被甩出星系。

37.5亿年后地球上如果还有人类的话,将亲眼目睹一个无比璀璨的星空,同时也将面临随时被大质量恒星或者黑洞的引力弹弓弹飞的危险。

总体来看

银河系与仙女座的撞击虽然可怕,但跟目前的我们是没关系的,甚至和人类文明也没关系,毕竟谁也不知道人类文明在37.5亿年后还在不在银河系,如果运气不好的话,也许人类文明37.5亿年后就不存在了

作者:不详 来源:网络
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