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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 。
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