Велика космічна катастрофа: чому Чумацький Шлях зіткнеться з галактикою Андромеди

Зараз Чумацький Шлях і галактику Андромеди розділяють 2,5 млн світлових років, але вони рухаються назустріч один одному, щоб зрештою злитися в один об'єкт через 4 млрд років. Не тільки весь Всесвіт розширюється, галактики з часом розширюються і віддаляються одна від одної, але й розширення прискорюється, а це означає, що галактики прискорюються у своєму віддаленні одна від одної. Якщо Всесвіт не просто розширюється, а прискорюється, то як же досі відбуваються злиття галактик? На це запитання відповідає астрофізик Ітан Сігел для видання Big Think.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Гравітація проти розширення Всесвіту

Галактика Андромеди набагато більша за Чумацький Шлях за масою, за розміром і кількістю зірок. І цей об'єкт наближається до нашої галактики і через 4 млрд років відбудеться їхнє зіткнення. Ще через 3 млрд років, коли завершиться злиття галактик, то залишиться тільки одна величезна галактика. Її можна назвати Молочнодромеда. Але чому це відбувається? Адже Всесвіт не просто розширюється, його розширення прискорюється, а отже, галактики мають відлітати одна від одної, але галактика Андромеди все ж летить до нас.

Навіть під час розширення Всесвіту на нього впливає гравітація, яка зі свого боку впливає на швидкість розширення Всесвіту. У найбільших космічних масштабах у Всесвіті відбувається своєрідне змагання між початковою швидкістю розширення після Великого вибуху та гравітаційними ефектами всіх різноманітних форм енергії, що існують у Всесвіті.

Деякі теорії припускають, що початкове розширення Всесвіту могло бути занадто великим для тієї кількості матерії, яка існувала на початку. Якщо це так, то гравітація трохи уповільнює розширення, але воно триває вічно, і в підсумку має залишитися дуже багато порожнього простору. Інші теорії припускають, що розширення сповільнюється через гравітацію і з часом Всесвіт стиснеться назад до початкового стану. Але є ще гіпотези, які говорять про те, що розширення і гравітація збалансовані.

Але тут у справу вступає таке загадкове явище, як темна енергія, яке, як вважається, сприяє прискореному розширенню Всесвіту. Тож зараз астрофізики вважають, що Всесвіт буде постійно розширюватися і всі його об'єкти віддалятимуться один від одного з постійно зростаючою швидкістю. І в космосі з'явиться дуже багато порожнечі. Усе це технічно можна застосувати тільки до Всесвіту загалом, але він насправді не скрізь однорідний.

Неоднорідна структура Всесвіту

Натомість Всесвіт наповнений галактиками, скупченнями галактик і величезними космічними порожнечами, які їх розділяють. Сама структура Всесвіту більше схожа на павутину, де галактики формуються вздовж ниток цього павутиння і в місцях з'єднання або перетину цих ниток. Матерія здебільшого притягується до цих надщільних ділянок космосу, що змушує її залишати проміжні ділянки, і в такий спосіб з'являються величезні космічні порожнечі, або виїди.

Якщо існує дуже щільний регіон космосу, то він притягуватиме до себе дедалі більше й більше матерії. Так імовірність появи зоряних скупчень, галактик, скупчень галактик зросте залежно від розміру надщільного регіону космосу. Але в регіону з більш низькою щільністю зросте ймовірність того, що він віддасть свою матерію більш щільній ділянці, що знаходиться поруч, а потім він розшириться і розсіється. Ці ділянки ростуть і стискаються відповідно до законів гравітації, розширення Всесвіту і всього, що відбувається навколо них.

Чому Чумацький Шлях зіткнеться з галактикою Андромеди?

Єдина причина, з якої взагалі існують галактики і скупчення галактик полягає в тому, що локально існують регіони, де накопичилося достатньо матерії, щоб гравітація могла перемогти розширення космосу. Ще на ранніх стадіях розвитку Всесвіту, понад 10 мільярдів років тому, і галактика Андромеди, і Чумацький Шлях, були притягнуті гравітацією, щоб стати частиною пов'язаної структури — Місцевої групи.

Згодом усі галактики в нашій Місцевій групі зіткнуться і зіллються разом, хоча для цього знадобиться кілька десятків мільярдів років. Але Галактика Андромеди і Чумацький Шлях завершать своє злиття через 7 мільярдів років. Але єдина причина, з якої відбудеться це злиття, полягає в тому, що Чумацький Шлях і галактика Андромеди вже є частиною однієї пов'язаної структури, яка своєю гравітацією може подолати розширення космосу.

Хоча Чумацький Шлях і всі інші галактики Місцевої групи зрештою зіллються разом, сама наша Місцева група ніколи не зіллється з жодним зі скупчень галактик. Наш Всесвіт схожий на океан з окремими островами, де кожен острів залишається суцільною масою, але окремі острови вічно віддаляються один від одного в космічному океані, що розширюється.

Як уже писав Фокус, вчені використовували теорему 350-річної давнини, щоб виявити нові властивості світла.