宇宙在膨胀,星系为何还会发生碰撞?

作者: 塔玛拉·戴维斯

来源: 环球科学

发布日期: 2015-04-09

本文探讨了宇宙膨胀与星系碰撞的关系,解释了在宇宙膨胀的大背景下,局部引力作用如何导致星系碰撞。同时,文章还提到了暗能量对宇宙膨胀的影响,以及星系团在宇宙中的动态变化。

宇宙的动态变化受制于一些相互对抗的力量,这些力量的作用随尺度的不同而发生变化,因而在某些区域,局部力量的作用可能会盖过普遍存在的力。在比星系团(galaxy cluster)更大的尺度上,所有的星系其实都在以越来越快的速度相互远离。在如此遥远的距离上,两个星系之间的引力很小,根本发挥不了明显作用,因而这两个星系或多或少都会遵循宇宙膨胀的一般规则。在一个星系的邻近区域发生的情况却与此不同。

在那里引力吸引作用可能会非常明显,天体间的相互作用会更强烈。一些人认为,暗能量正是引起宇宙加速膨胀的原因,它提供了一种恒定的外向推动力,这种力不会随着宇宙的膨胀而减弱。与这种绵绵不断的外向推力相对抗的,则是来自宇宙中其他物质和能量的内向拉力。早期宇宙比现在要致密得多,当时引力在大尺度和小尺度上都赢得了这场抗争。气体云团冷凝形成恒星和星系,而星系则相互靠拢形成星系团。

如果当时存在更多的物质,宇宙可能就会开始坍缩,根本没有机会再加速膨胀了。但是随着宇宙体积的增加,物质和能量的密度确实越来越低,因此暗能量逐渐占据了统治地位。从大约60亿年(地球形成前大约10亿年)开始,宇宙膨胀速度就一直在加快。

尽管如此,宇宙“交谊舞会”仍会继续。在宇宙开始加速膨胀之前就靠拢在一起的星系,仍有可能发生碰撞。它们聚集在一起形成了宇宙中密度较大的区域,万有引力在这些区域仍处于支配地位。在我们的邻近区域中,最大的仙女座星系实际上正在向我们靠拢,仅仅数十亿年后,我们就会首次与它亲密接触。

我们所在的本星系群(local group)包括仙女座星系、大小麦哲伦星云和大约35个其他星系,它们全都属于一个更大的星系团,名为室女座星系团。我们将和这个星系团中的所有星系一起,共同穿越不断膨胀的宇宙。我们最好试着喜欢上这个团队——任何一个以前没有赢得万有引力战争的星系,都已失去了取得胜利的所有机会。目前,宇宙已经被分裂为一些由相互作用维持的小块区域,它们将各自为阵穿越不断膨胀的宇宙。

正像一艘轮船上的狂欢者那样,我们本星系群中的星系将继续以无数有趣的方式碰撞和相互作用,但是浩瀚宇宙中其他“轮船”上的狂欢者将与我们挥手告别,再也不会相见。

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