宇宙在超光速膨脹,為什麼銀河系與仙女座,還會在未來相撞?

宇宙是非常遼闊的,目前的觀測資料表明,僅僅是可觀測宇宙的直徑, 就長達930億光年,其外可能還有空間,但我們現在還看不見。

阻礙我們視線的,是宇宙時空本身的超光速膨脹,因此以每秒30萬公里速度固定飛行的光子們,很多是永遠飛不到地球的,因為發出這批光子的星系們,遠離地球的速度是遠遠超過光速的,具體來說,距離地球145億光年外的星系,遠離地球的速度就超過了光速,人類永遠看不見它們。

但凡事總有例外

美國國家地理曾發佈一條微博稱:銀河系和仙女座星系在 40億年後就要相撞了,快準備一下吧!

乍看之下這就是個愚人節玩笑,畢竟銀河系與仙女座之間隔著幾百萬光年,而且科學家也說了,宇宙此刻處于加速膨脹狀態,在一般人的想象中,銀河系與仙女座是不可能相撞的,只會在未來距離越來越遠,就像氣球上的兩個點會隨著氣球的膨脹而逐漸遠離一樣。

但仙女座星系在未來會和銀河系相撞,其實不是玩笑,而是板上釘釘的事,準確來說,天文學界在100年前就預料到了這次撞擊的發生。

讓我們跳回20世紀20年代

當時的美國天文學家愛德溫.哈勃,正在用威爾遜天文臺的望遠鏡對仙女座進行觀測,通過造父變星,計算出了到仙女座星系的距離,發現其已經超過了銀河系的直徑, 由此確定了仙女座是另外一個獨立于銀河系的星系。

後來經過沃爾特.巴德的研究,關于仙女座更詳細的資訊也浮出水面:它的外表與銀河系類似,但直徑達到了22萬光年,相當于銀河系的1.5倍,是本星系群中最大的一個星系,其內至少有1萬億個星系。

如果對仙女座的研究到此為止,那麼還算一切平安,真正讓仙女座成為星系撞車事件主角的的, 是它獨特的藍移資料。

在物理學中,如果一個光源正在遠離觀察者,那麼它發出的光在光譜上,就會朝紅色的一段移動,由此我們就能推斷出光源在遠離我們,而宇宙中絕大部分星系發出的光都在紅移,就說明宇宙絕大部分星系都在遠離我們,即宇宙在膨脹。

但254萬光年外的仙女座星系的光譜,卻反常向藍色方向移動,也就是說仙女座星系正在靠近銀河系,而且速度高達300km/s,如果這個速度不變的話,最快37.5億年後,仙女座就會從側面撞上銀河系。

那麼問題來了,為什麼在加速膨脹的宇宙中,相隔254萬光年的銀河系與仙女座星系,在未來還會相撞呢?

其實歸根結底,是因為宇宙膨脹的速度還不夠快,或者說是星系之間遠離彼此的速度,比不上彼此引力的強度。

最新的宇宙膨脹速度,也就是哈勃常數,是67.80±0.77(km/s)/Mpc, 翻譯過來就是每隔326萬光年,宇宙膨脹的速度就會增加67.8km/s,由此可見,在幾十萬光年乃至幾百萬光年的小尺度上,宇宙膨脹的速度其實並不快,因此直徑2光年的太陽系才能繼續存在,而不是被宇宙膨脹之力撕開。

銀河系與仙女座之間區區254萬光年的距離,在宇宙尺度上其實就是鄰居的關係,這兩個星系對彼此施加的引力,要遠遠超過宇宙膨脹本身的力量,因此它們才能在加速膨脹的宇宙中繼續靠近,並在未來撞到一起。

哈勃望遠鏡升空以來,其實拍到了很多星系碰撞的交通事故現場,它們往往會在引力作用下攪成一團, 然後經過漫長的恒星再分配和引力平衡後,形成一個新的大星系,但在這之前還會有一批恒星因為星系內部引力情況的再分配,而被甩出星系。

37.5億年後地球上如果還有人類的話, 將親眼目睹一個無比璀璨的星空,同時也將面臨隨時被大質量恒星或者黑洞的引力彈弓彈飛的危險。

總體來看

銀河系與仙女座的撞擊雖然可怕,但跟目前的我們是沒關係的,甚至和人類文明也沒關係,畢竟誰也不知道人類文明在37.5億年後還在不在銀河系,如果運氣不好的話,也許人類文明37.5億年後就不存在了。

用戶評論