Большая космическая катастрофа: почему Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды

Сейчас Млечный Путь и галактику Андромеды разделяют 2,5 млн световых лет, но они двигаются навстречу друг к другу, чтобы в конечном итоге слиться в один объект через 4 млрд лет. Не только вся Вселенная расширяется, галактики со временем расширяются и удаляются друг от друга, но и расширение ускоряется, а это означает, что галактики ускоряются в своем удалении друг от друга. Если Вселенная не просто расширяется, а ускоряется, то как же до сих пор происходят слияния галактик? На этот вопрос отвечает астрофизик Итан Сигел для издания Big Think.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Гравитация против расширения Вселенной

Галактика Андромеды намного больше Млечного Пути по массе, по размеру и количеству звезд. И этот объект приближается к нашей галактике и через 4 млрд лет произойдет их столкновение. Еще через 3 млрд лет, когда завершиться слияние галактик, то останется только одна огромная галактика. Ее можно назвать Млечнодромеда. Но почему это происходит? Ведь Вселенная не просто расширяется, ее расширение ускоряется, а значит галактики должны улетать друг от друга, но галактика Андромеды все же летит к нам.

Даже во время расширения Вселенной на нее влияет гравитация, которая в свою очередь влияет на скорость расширения Вселенной. В самых больших космических масштабах во Вселенной происходит своеобразное соревнование между начальной скоростью расширения после Большого взрыва и гравитационными эффектами всех различных форм энергии, существующих во Вселенной.

Некоторые теории предполагают, что изначальное расширение Вселенной могло быть слишком большим для того количества материи, которое существовало в начале. Если это так, то гравитация немного замедляет расширение, но оно продолжается вечно и в итоге должно остаться очень много пустого пространства. Другие теории предполагают, что расширение замедляется из-за гравитации и со временем Вселенная сожмется обратно до начального состояния. Но есть еще гипотезы, которые говорят о том, что расширение и гравитация сбалансированы.

Но здесь в дело вступает такое загадочное явление, как темная энергия, которое, как считается способствует ускоренному расширению Вселенной. Поэтому сейчас астрофизики считают, что Вселенная будет постоянно расширяться и все ее объекты будут удаляться друг от друга с постоянно возрастающей скоростью. И в космосе появится очень много пустоты. Все это технически применимо только ко Вселенной в целом, но она на самом деле не везде однородна.

Неоднородная структура Вселенной

Вместо этого Вселенная наполнена галактиками, скоплениями галактик и огромными космическими пустотами, которые их разделяют. Сама структура Вселенной больше похожа на паутину, где галактики формируются вдоль нитей этой паутины и в местах соединения или пересечения этих нитей. Материя в основном притягивается к этим сверхплотным областям космоса что заставляет ее покидать промежуточные области, и таким образом появляются огромные космические пустоты или войды.

Если существует очень плотный регион космоса, то он будет притягивать к себе все больше и больше материи. Таким образом вероятность появления звездных скоплений, галактик, скоплений галактик вырастет в зависимости от размера сверхплотного региона космоса. Но у региона с более низкой плотностью возрастет вероятность того, что он отдаст свою материю более плотному участку, который находится рядом, а затем он расшириться и рассеется. Эти области растут и сжимаются в соответствии с законами гравитации, расширения Вселенной и всего, что происходит вокруг них.

Почему Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды?

Единственная причина, по которой вообще существуют галактики и скопления галактик заключается в том, что локально существуют регионы, где накопилось достаточно материи, чтобы гравитация могла победить расширение космоса. Еще на ранних стадиях развития Вселенной, более 10 миллиардов лет назад, и галактика Андромеды, и Млечный Путь, были притянуты гравитацией, чтобы стать частью связанной структуры — Местной группы.

Со временем все галактики в нашей Местной группе столкнутся и сольются вместе, хотя для этого потребуется несколько десятков миллиардов лет. Но Галактика Андромеды и Млечный Путь завершат свое слияние через 7 миллиардов лет. Но единственная причина, по которой произойдет это слияние, заключается в том, что Млечный Путь и галактика Андромеды уже являются частью одной связанной структуры, которая своей гравитацией может преодолеть расширение космоса.

Хотя Млечный Путь и все остальные галактики Местной группы в конечном итоге сольются вместе, сама наша Местная группа никогда не сольется ни с одним из скоплений галактик. Наша Вселенная похожа на океан с отдельными островами, где каждый остров остается сплошной массой, но отдельные острова вечно удаляются друг от друга в расширяющемся космическом океане.

Как уже писал Фокус, ученые использовали теорему 350-летней давности, чтобы обнаружить новые свойства света.