“银河系与仙女座星系30亿年后发生大碰撞与宇宙高速膨胀矛盾吗?”这其实是一个非常好的问题,那到底矛盾不矛盾呢?直接给出答案:并不矛盾。其本质原因在于适用范围。
银河系与仙女座星系微不足道
说起银河系和仙女座星系,我们就不得不提起我们所在的本星系群。银河系和仙女座星系实际上都是位于本星系群当中的,而且是最大的两个星系,仙女座星系要更大一点,而银河系是第二大的。
除了银河系和仙女座星系,本星系群当中还有很多其他的星系,大概要超过50个星系的规模。咱们就说银河系吧,光是卫星星系就会不少。仙女座星系也是如此。银河系的直径是10万光年,而本星系群的直径大概是1000万光年。
这个尺度算大么?说实在的,对于太阳系来说,这个尺度大已经超乎我们的想象力了。毕竟,太阳仅仅是银河系1500~4000亿颗恒星中的普通一员,在银河系里毫无存在感,犹如一粒沙子。
但是本星系群和银河系其实都不算大,就拿银河系来说吧,在我们已经发现的星系当中,其实根本不算大,下图中最左边的就是银河系,而最右边的就是目前发现最大的星系IC1101,它的直径差不多就要400万光年。
而本星系群在宇宙中同样也不算是一个很大的群体,再往上,本星系群只是室女超星系团当中普通的一员,而且还算是小的那种。室女超星系团的直径大概有1.1亿光年,类似于本星系群的星系群和星系团至少有100个。
而室女超星系团也只是可观测宇宙中的一丁点。可观测宇宙的直径要达到930亿光年。仅仅是比较直径,它的直径就是银河系的93万倍,是本星系群的9300倍,是室女座超星系团的930倍。
更令人无奈的是可观测宇宙竟然也只是宇宙中的一部分而已。
大尺度膨胀主导,小尺度引力主导
可能你要问了,为什么要讲这些尺寸呢?
其实在宇宙中尺度十分重要,我们都知道宇宙在膨胀,而且膨胀效应是整体性的,意义是整体上各部分(处处)都在发生膨胀。
可问题是,为什么你没有变胖呢?毕竟按照理论来说,我们所处的空间也在膨胀,所以我们应该随着空间膨胀起来。你也知道,我们没有这样的。这就要说到暗能量了,宇宙膨胀说白了是存在一种排斥力,它的效应和引力正好相反,我们之前管它叫做真空能,而现在管它叫做暗能量。它占到整个宇宙总量的68.3%。
但是,我们要知道的是,宇宙其实是非常非常空的,天体之间的距离其实远远大于它们自身的半径。下图就是NASA的卫星拍摄到了,地球和月球,我们可以感受一下。
那这会带来什么问题呢?在小尺度上,暗能量产生的膨胀效应还敌不过暗物质和物质提供的引力,但到了大尺度上,暗能量积少成多逐渐胜过了暗物质和物质所提供的的引力,成了主导。
这就好比,如果你去看一片森林,你只盯着一棵树看,那就是一棵树。
但这个时候,你坐着直升机在高空上看,你看到的不会是一棵树,而一大片绿,很均匀。
在宇宙中,小尺度上看,可能是一团星系,或者什么都没有。但如果你从大尺度上去看,其实宇宙是很均匀的,科学家管这个叫做各向同性。
可是要达到这个效果,这个尺度得达到10^8光年,也就是1亿光年以上。也就是说,你想要明显感受到膨胀效应,这个尺度要达到1亿光年以上。而小于1亿光年的尺度,实际上还是引力占主导地位,所以没办法剧烈感受到膨胀效应。
而我们要知道的是,本星系群也只有1000万光年,也就是说,在本星系群内部根本感受不到膨胀效应。所以,想要明显感受到膨胀效应,我们大概得去观测室女座超星系团边缘或者更远外的天体(室女座超星系团直径是1.1亿光年)
这也就是解释了,为什么银河系和仙女座星系要相互靠近,毕竟这是发生在本星系群内部的,而且两者之间的距离也只有200多万光年的距离而已,还是引力占了主导。
科学家预计,两者大概在40亿年左右的时间会发生互撞,不过根据最新的消息来看,这可能只是一场侧撞,最后两个星系很有可能在引力的作用下合为一体。星系之间的互相吞并其实是常态了,咱们的银河系也常吞吃其他的小星系。
所以,银河系和仙女座的互撞是发生在宇宙中小尺度上的事情,是引力占主导的,因此和宇宙膨胀并不矛盾。