題:
星係為什麼會碰撞?
Dave
2019-05-14 09:32:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

如果宇宙向外擴展,那麼一個星系偏離軌道足以與另一個星系碰撞的過程是什麼?

說,仙女座星系和銀河系。

這有點像問一個問題,為什麼氣體膨脹雲中的分子發生碰撞。
時空上的“擴展”也是怪異的。
@uhoh:除了所有差異外,這是“相同的問題,不同的規模”。 :-)
不必粗魯,但我只是想澄清一下,星係並不能真正擺脫“偏離軌道”。它們沒有開始的固定路徑(除非您的問題是關於Universe模擬器之類的)。它們就是它們所在的位置,物理定律決定了它們的運動。重力是吸引星系彼此的主要力量。
@uhoh:或類似“如果宇宙在膨脹,人們為什麼會在街上遇到對方。^^
至於最初的* if *陳述,哈勃測量了一個紅移,應用了多普勒效應,並得出結論:*遙遠*的星係正在遠離我們的觀測者數據集1擴展。關於這個結論的寫作都是。
六 答案:
Florin Andrei
2019-05-14 10:43:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

宇宙正在大規模擴展。但是局部事物總是混亂的。

在局部,星係不是固定在石頭中,它們彼此相對移動,方向是隨機的。如果它們彼此足夠快地朝彼此移動,那麼它們將碰撞。

此外,還有重力。一些星系在重力作用下相互束縛,這將趨於將它們拉在一起。

關於為什麼星系相對於彼此根本不運動的原因-宇宙中的事物具有動能,並且它是隨機分佈的。可以隨機分佈,各種情況都是可能的-事物相互遠離,相互縮放,碰撞等。

這是一個混亂且隨機的宇宙,並且擴展的順序變為僅在最大範圍內可見。

是否有證據表明能量分佈確實是隨機的?如果這需要一個單獨的Stack問題,請告訴我。
@Mindwin: [CMB](https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background)是隨機的。質量是隨機的。是什麼讓您認為動能可能是非隨機的?
雖然我對任何形式的物理學都沒有進行過零正規教育,但我認為沒有什麼是真正隨機的。它們只是受我們尚不了解的物理學支配,或者我們沒有足夠的信息來準確地對其行為進行建模。有數十億年的歷史和相互作用將宇宙帶入了目前的狀態,我覺得如果我們只是不了解那個歷史就足以確切地知道每個物體如何到達現在的位置。
@aleppke-我認為您在混淆“隨機”的兩種不同含義-一種無法建模的行為(即,它確實是不可預測的),可以建模但具有多種狀態的事物來自(例如,擲骰子)。在這種情況下,DevSolar指出,就像CMB和質量一樣,動能也不是均勻分佈的。如果您將動能想像成紙上的箭頭指向隨機方向-它們之間的空間可能逐漸向外移動,但其中一些箭頭仍然指向彼此。
@DevSolar沒什麼讓我覺得不是。只是持懷疑態度。我們花了三個半世紀的時間才知道費馬的最後定理在沒有證明的情況下可能是正確的。這裡也是一樣。
@aleppke實際上是一個很大的討論。確實存在真正的隨機性,這是某些量子現象的結果。但是,物體的軌跡確實是確定性的。但是,許多在重力作用下移動的物體會形成複雜的混沌系統。長時間後的行為基本上是無法預測的,除非在統計層面上。不要在回答中卡在“隨機”一詞上,因為它不是嚴格,幼稚的意思。我的意思是-這是一個複雜的分佈,可以很好地模擬真正隨機性的某些方面,對此討論而言。
-1
方向_和速度_都是隨機的。與我們自己的銀河系中的恆星相同。一些小恆星相對於我們的太陽以驚人的速度運動!遠高於附近恆星的平均速度。
“如果他們以足夠快的速度彼此碰撞,那麼它們將發生碰撞”:“足夠快”的速度是否大於零?還是如果他們以低於某個閾值的速度彼此接近,它們*不會*碰撞?那怎麼工作?
-1
@Mr.Mindor但空間的擴展是相對運動的組成部分;這就是我們發現空間膨脹的方式。因此,“如果宇宙不擴張,以恆定的速度增長”並不是特別有用。我同意,擴展的加速可以防止兩個當前相互靠近的星係發生碰撞。但是,第三個主體參數似乎無濟於事,因為“足夠快”的語句表示“在當前條件下”,而第三個主體不是當前條件。
Luaan
2019-05-14 13:16:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

星係並沒有真正脫離軌道-這不是不可能,但是隨著空間的不斷擴大,這種事情可能不再發生了。實際發生的是星系形成了受重力約束的星團-在星團內,由於重力而產生的加速度大於銀河系之間的等效空間擴展,因此,所討論的星系實際上並不會隨著距離的增加而距離越來越近。最終,這將導致碰撞和合併。

如果擴展大致保持恆定,則將出現一個點,即我們將無法再看到自己星團之外的任何星系。但是對於那些距離足夠近的人來說,這幾乎沒有效果-就像空間的擴大不會導致原子,行星,太陽系或星系變大一樣。

“所討論的星系實際上隨著時間的流逝越來越近。最終,這導致了碰撞和合併”。真?他們如何釋放動能?引力波是否足夠?預計的時間範圍是多少?
-1
我看到了@DanNeely。原因是星際空間雖然很廣闊,但並不像星際空間那麼廣闊...
“最終,這導致……合併”-等待。 “親愛的Sol:您知道,最近銀河系和仙女座星系的合併形成了新的MilkyMeda超級銀河系。不幸的是,由於合併和重組的努力,包括您在內的少數職位被裁掉了。我們對此深表歉意,並進一步感到遺憾的是,沒有職位需要您具備一套獨特的技能,請收集包括所有衛星和行星在內的個人物品,並向最近的黑洞匯報以便重新使用,祝您一切順利。 ..”
-1
@Acccumulation當然可以;關鍵字是“相對”,分別代表行星系統和星系的大小。相對於它們的直徑,星團中的星系相對於它們的直徑比彼此之間的距離更近。這就是為什麼我們在行星系統之間沒有很多潮汐擾動,而在星系之間卻更常見。
Rob Jeffries
2019-05-14 22:02:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

我不確定是否有人回答了所提問題。根本原因的確是,自由落體時間尺度比宇宙年齡短得多的引力束縛結構不受宇宙一般膨脹的很大影響(注意:自由落體時間尺度比這更長的結構不是將成為許多銀河系碰撞的根源)。即,局部地,這種結構內的膨脹可以忽略不計。但是,這不一定會導致在比宇宙年齡短的時間尺度上發生碰撞。

星系碰撞的第一個原因是星系團簇具有非常大的數密度-即,星係並沒有比星系的“大小”大很多,這裡的“大小”是指有效相互作用的橫截面半徑。由於這些高密度,富星團(甚至更小的星系組)中的自由落體動力學時標約為數十億年,因此星係有足夠的時間相互作用。相比之下,請考慮如何在本地鄰域中構建恆星的比例模型,並比較恆星的大小及其間隔。實際上,很難用任何有意義大小的恆星建立這樣的比例模型。另一方面,您可以建立一個比例模型,例如說本地銀河系,因為它們的間隔僅為 $ \ sim 10 $ span>倍它們的大小。

第二個原因是,許多星係都包含氣體,並且氣體可以很容易地耗散動能,並且還可以傳遞角動量。另一個因素是,大量星系團包含簇內氣體,這些氣體也可以用來耗散動能。在萬有引力的系統中,在軌道上彼此圍繞或圍繞共同的質心的物體需要這樣的方式,在這些方式中,動能和角動量可能會丟失,從而發生碰撞。即使沒有氣體,星係也存在於團簇和團簇中,這意味著n體相互作用可以消散能量和角動量,從而發生碰撞。

我非常模糊的理解建議是,“受萬有引力約束的結構不受宇宙的一般擴展影響” *僅限於軌道周期比哈勃逆常數短的那些。那合理嗎?還是我偏離了軌道?
另外,是否應該明確指出星團是多體情況,這意味著兩體軌道力學的簡單圓錐部分並不是全部內容?
“ +1”,但我對“重力約束的結構不受空間度量擴展的影響”經常重複使用的措詞(以各種形式表示)一直感到不舒服在受重力約束的系統中,因為其受系統受重力約束的作用受局部運動支配?它實際上並不能“排斥”,阻止或關閉度量標準擴展,只要它在觀察上占主導地位就足夠了?我可以將其作為一個單獨的問題提出,如果這樣可以提供更好的格式。
是“ facto”的錯字還是我從未見過的某種專門用法?
@phoog我建議我們用“事實”一詞。定義為通常表示為事實的一條信息,在特定情況下可以辯護,但通常是不完整的或誤導性的,以致不應將其表示為事實。這個定義使科普寫作以令人愉悅的方式寫實事實的藝術。
最後一段有點誤導。星系確實需要失去動能和角動量才能合併,但是星系團內部氣體太稀了,無法對恆星系統產生任何直接影響(就像ISM並沒有從恆星運動中從恆星運動中移除動能那樣)。星系)。分組和簇中重要的是*動態摩擦*,其中暗物質是主要來源。
Stilez
2019-05-15 03:31:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

星係不會偏離軌道-要查看碰撞是如何發生的,我們需要儘早回到星系形成。

因此,發生了大爆炸。空間開始擴展-極大地擴展。順便說一下,空間本身就是在擴展,而不是星系在空間中移動-距離本身會改變。 (這就是為什麼它被稱為“度量”擴展,度量是距離度量的術語,也是為什麼宇宙學家說“大爆炸”發生在“各處”。)

在不到一秒鐘的時間內,大規模擴張逐漸減弱。空間繼續擴大,但是速度要慢得多。最後的基本力消失,宇宙以瘋狂的熱稠密混合物的形式離開,如此之熱,以至於質子,中子和電子之類的基本粒子都不存在,儘管夸克可以。

但是發生了一些非常微妙的事情。儘管擴展給我們帶來了一個難以置信的均勻同質的宇宙,但密度在各個地方之間的變化確實很小。隨著事物冷卻,粒子開始凝結(以及殲滅,以及其他事物),宇宙留下了宇宙學家所謂的聲波-基本上是駐波。而且,如果您曾經看過一盤沙盤振動的視頻,您會知道一個影響就是由於乾涉圖案,它會使一些地方的沙更多,有些沙更少。因此,隨著宇宙的擴展,我們的宇宙最終結束了,其中一些區域變得更密,一些區域變得更不密。

第二個效果開始發揮作用。您將知道(或聽說過)​​暗物質。我們不知道它是由什麼組成的,但是我們知道它的存在(如果沒有它,星係就無法形成,它們會飛散開來或花費比宇宙形成的時間更長的時間),而且我們對如何它的行為-它響應什麼力量,什麼不響應。通過重力相互作用-是的,非常微弱。通過電磁力進行交互-不,完全沒有。後一點至關重要。

當“普通”物質崩潰時,它會升溫。例如,這就是我們獲得星星的方式。坍塌過程中釋放的輻射也起到一種壓力的作用,與坍塌相反,從而使其減速。這就是為什麼像我們的太陽這樣的恆星能夠保持如此長時間穩定的原因。暗物質不會發生電磁相互作用(據我們所知),因此它不會經歷或產生電磁輻射。因此,當它崩潰時,它不會變熱,也不會釋放輻射...我想您可以看到它的發展方向。 在坍塌過程中沒有釋放出輻射來抵抗進一步的坍塌,因此它的坍塌速度比普通物質快得多。順便說一句,因為它不能釋放輻射,也不能拋棄必須釋放的能量才能形成稠密的物體。因此,它很快就會崩潰為朦朧的彌散“光暈”,但隨後無法崩潰得更多。毫不奇怪,它在宇宙密度較小的那些地方倒塌了。因此,您得到了宇宙學家所說的暗物質的“細絲”和“暈圈”,有點像海綿或瑞士奶酪,而比較的“空隙”將它們分開。普通物質被這些已經存在的暗物質細絲和光環所吸引。它向他們崩潰。由於暗物質的濃度,重力會增強普通物質的自重-普通物質 會通過輻射損失能量,因此它比暗物質塌陷的程度更大,從而形成了我們今天可以看到的星系及其內容。

重力可以做到這一點,因為到目前為止,宇宙的膨脹已比其“全盛時期”減慢了很多,以至於重力可以將某些物質在空間內拉到一起的速度比膨脹快得多。 在它們之間添加空間。在宇宙距離上,引力要弱得多,並且膨脹起主導作用,因此星團和超團簇仍然分開,但是在星團內部,星系和星系團被重力加速到足以使它們大部分停留在它們的星團和星團中,並在周圍移動

所以我們最終得到了一個宇宙,該宇宙在宇宙範圍內由於引力弱而看到膨脹“獲勝”,因此我們看到超級團簇移動。但是在星團和星系群中,我們會看到引力“勝利”,因為它在較小的距離上會更強,因此星團和引力約束的實體(如星系)保持在一起。

這又意味著星系和星系群受引力的束縛比被膨脹分開的束縛更大。因此,儘管普遍擴張,他們仍在集群和群體中移動。而且,有時,由於3個或更多獨立的物體在重力作用下的運動是混亂的(並且星團可能包含數十億或數万億個星系),因此整個星係都會被彈出,碰撞或做任何星系。

(儘管您沒有問過,但自然會想知道接下來會發生什麼。我們相信擴張速度正在緩慢加快。這意味著在遙遠的未來(幾千億億年),星系必須更加靠近,才能控制引力擴張。因此,目前穩定的星團可能在遙遠的未來分裂。如果擴張足夠快,那麼甚至較小的物體最終可能破裂,也許是星系本身,甚至是恆星和原子。但這是沒人知道的。)

Jim421616
2019-05-15 00:34:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

我認為還值得注意的是,宇宙學的擴展只能在最大規模上進行測量。哈勃定律告訴我們,物體離物體越遠,擴張將物體拉出的速度就越快。該費率大約為 $ 70 km.s ^ {-1} Mpc ^ {-1} $ span>-換句話說,每兆帕(Mpc-約300萬光年),那麼您在太空中看得更遠,則其後退速度增加了另外的 $ 70 km.s ^ {-1} $ span>。對於一個相對較近的星系,它在太空中的實際速度可能遠大於此。以仙女座星係為例,它距我們只有250萬光年(0.77 MPc),它實際上是在 $ 110 km.s ^ {-1} $ span>。對於數十億光年遠,更遙遠的星系,所有這些 $ 70 km.s ^ {-1} $ span>附加組件的疊加量非常大更高的衰退速度。

Science Geek
2019-05-15 17:24:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

儘管宇宙正在膨脹,並且總的來說,銀河離我們越遠,它似乎離我們越快。這不適用於本地組中的星系。這是萬有引力的結構。仙女座星係正以約40萬公里/小時的速度向銀河方向移動,銀河系和仙女座星系預計將在約40億年的時間內相撞。發生這種情況時,將形成一個巨大的新的單一星系。由合併形成的新星係有時被命名為Milkomeda。有關更多詳細信息,請參見我最近在此主題上的博客文章

數十億年來,Milcomomeda將逐漸吸收其他本地組成員。

通常任何引力約束的結構,例如:恆星系統(例如太陽系),隨著宇宙的擴展,我們的星係以及星系和星團將不會變大。



該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 4.0許可。
Loading...