なぜ銀河は衝突するのですか？

宇宙が外側に拡大している場合、ある銀河が他の銀河と衝突するのに十分な軌道に乗らないためのプロセスは何ですか？

アンドロメダ銀河と天の川と言ってください。

宇宙は大規模に拡大しています。しかし、ローカルのものは常に乱雑です。

局所的に、銀河は石に固まっておらず、互いに対して移動し、方向はランダムです。彼らが互いに十分に速く動いている場合、衝突します。

また、重力があります。いくつかの銀河は重力によって互いに結びついており、それがそれらを一緒に引っ張る傾向があります。

銀河が互いに相対的に移動する理由について-まあ、この宇宙の物には運動エネルギーがあり、ランダムに分布しています。ランダムに分散されているので、あらゆる種類のシナリオが可能です-互いに逃げたり、お互いにズームしたり、お互いにぶつかったりするなど

乱雑でランダムな宇宙であり、膨張の順序は最大規模でのみ明らかになります。

銀河は実際には「軌道に乗っていない」わけではありません-それは不可能ではありませんが、おそらくそのようなことはおそらく起こりません（スペースが拡大し続けるため）実際に起こるのは、銀河が重力的に束縛されたクラスターを形成することです-クラスター内では、重力による加速は銀河間の空間の同等の膨張よりも大きいため、問題の銀河は実際には時間とともにより接近します。最終的に、これは衝突と合併をもたらします。

膨張がほぼ一定のままである場合、私たち自身のクラスター外の銀河を見ることができなくなるポイントが来るでしょう。しかし、十分に近い人にとっては、これはほとんど効果がありません-ちょうど空間の拡大が原子、惑星、太陽系、または銀河を大きくさせないように。

誰が質問に答えたのかわかりません。根本的な原因は、宇宙の年齢よりもはるかに短い自由落下タイムスケールを持つ重力的に束縛された構造が、宇宙の一般的な膨張による大きな影響を受けないことです（NB：これより長い自由落下タイムスケールを持つ構造は、ソースにはなりません多くの銀河の衝突の）。つまり、ローカルでは、そのような構造内の拡張はごくわずかです。しかし、それは必ずしも宇宙の年齢よりも短いタイムスケールでの衝突につながるとは限りません。

銀河の衝突の最初の理由は、銀河団の数密度が非常に大きいことです。つまり、銀河間の間隔は、銀河の「サイズ」よりも大きくはありません。ここで、「サイズ」とは有効な相互作用断面積を意味します半径。これらの高密度の結果として、豊富なクラスター（さらに小さな銀河グループ）の自由落下の動的な時間スケールは数十億年であり、銀河が相互作用するのに十分な時間があります。対照的に、地元の近所の星のスケールモデルを構築し、星のサイズとそれらの分離を比較する方法を考えてください。実際、意味のあるサイズの星を使ってこのようなスケールモデルを作成することは困難です。一方、次のことができます$\sim 10$

2番目の理由は、多くの銀河がガスを含んでおり、そのガスが運動エネルギーを簡単に消散させ、角運動量を伝達できることです。別の要因は、銀河の大規模なクラスターが、運動エネルギーを消散させるのに役立つクラスター内ガスを含んでいることです。重力で拘束されたシステムでは、相互にまたは共通の重心の周りの軌道にある物体には、衝突が起こるために運動エネルギーと角運動量が失われる方法が必要です。ガスがなくても、銀河がグループやクラスターに存在するという事実は、n体相互作用がエネルギーと角運動量を消散させて衝突を起こさせることができることを意味します。

銀河は「軌道に乗っていない」わけではありません-衝突がどのように起こるかを見るために、我々は早くから銀河形成に戻る必要があります。

だから、ビッグバンが起こります。スペースが拡大し始めます-劇的に、そして大幅に。ちなみに、それは空間自体が拡大するものであり、宇宙内を移動する銀河ではなく、距離自体が変化します。（これが「メトリック」拡張と呼ばれる理由であり、メトリックは距離測定の用語であり、宇宙学者はビッグバンが「どこでも」起こったと言う理由もあります）。

ほんの数秒で、大規模な拡張が終了します。スペースは拡大し続けていますが、速度はずっと遅くなっています。基本的な力の最後が壊れ、宇宙は非常に熱い密な混合物として残されているため、陽子、中性子、電子などの基本的な粒子さえも存在できません-クォークは存在できます。

しかし、非常に微妙なことが進行中です。膨張によって信じられないほど均一で均質な宇宙が生まれましたが、密度は場所によってわずかに異なります。物事が冷え、粒子が凝縮し始めると（そして消滅し、他のものも）、宇宙には、宇宙学者が音響波と呼ぶもの、基本的に定在波が残さ​​れます。振動する砂のトレイのビデオを見たことがあるなら、干渉パターンのために、砂が多い場所と少ない場所が残ることが1つの効果であることがわかります。そのため、私たちの宇宙は、膨張するにつれて、一部の領域がより密になり、一部の領域がより密ではなくなります。

2つ目の効果が作用します。暗黒物質を知っている（または聞いたことがある）。私たちはそれが何でできているのかは知りませんが、それが存在することは知っています（それなしでは銀河は形成できませんでした、彼らは離れて飛ぶか、宇宙の年齢よりも長く形成されます）それは振る舞います-何に強制的に反応し、何に反応しません。重力による相互作用-はい、非常に弱いです。電磁力による相互作用-いいえ、まったくありません。後者のビットは重要です。

「普通の」物質が崩壊すると、それは熱くなります。それが、たとえば星を獲得する方法です。崩壊中に放出される放射線は、一種の圧力として働き、崩壊に対抗し、減速します。だからこそ、太陽のような星は長い間安定しています。ダークマターは電磁的に相互作用しないため（知っている限り）、電磁放射を経験したり作成したりすることはできません。だから、崩壊しても熱くならず、放射線も放出しません...これがどこに向かっているのかがわかると思います。さらなる崩壊に抵抗する崩壊中に放出される放射線はないため、通常の物質よりもはるかに速く崩壊する可能性があります。余談として、なぜなら放射線を放出することはできず、高密度の物体を形成するために取り除く必要があるエネルギーを捨てることもできません。そのため、すぐに崩壊してかすんで拡散した「ハロー」になりますが、それ以上は崩壊できません。そして驚くことではありませんが、宇宙がわずかに密集していた場所で崩壊します。宇宙学者が暗黒物質の「フィラメント」と「ハロー」と呼ぶものを手に入れます。スポンジやスイスチーズのようなもので、比較する「ボイド」がそれらを分離しています。通常の物質は、これらの既存の暗黒物質フィラメントとハローにより強く引き付けられます。彼らに向かって崩壊します。普通の物質の自己重力は、そこにある暗黒物質の濃度による重力によって高められます-そして普通の物質は 放射線によってエネルギーを失うため、暗黒物質よりも多く崩壊し、今日見ることができる銀河とその内容物を形成します。

宇宙の膨張はその「全盛期」から非常に遅くなったため、重力はこれを行うことができます。そのため、重力は、膨張がそれらの間にスペースを追加するよりも速く、スペース内で物質の一部を引き寄せることができます。宇宙の距離では、重力ははるかに弱く、膨張が支配的であるため、クラスターとスーパークラスターはまだ離れて移動しますが、クラスター内では、銀河と銀河のグループは重力によって十分に加速され、ほとんどがグループとクラスターにとどまり、移動しますまたはそれらの中の軌道。

そのため、宇宙のスケールでは、重力が弱いために膨張が「勝っている」ので、スーパークラスターが離れていくのがわかります。しかし、クラスターと銀河グループ内では、重力が「勝っている」ことがわかります。これは、距離が短いほど強いため、クラスターと銀河のような重力的に束縛されたエンティティが一緒に留まるからです。

これが順番に意味することは、銀河と銀河群は膨張によって分離されるよりも重力によって拘束されることです。そのため、普遍的な拡張にもかかわらず、クラスターとグループ内で動き続けます。そして、時には、重力下での3つ以上の別々の天体の動きが混oticであるため（そしてクラスターには数十億または数兆の銀河が含まれる可能性があるため）、銀河全体が放出、衝突、または銀河が何をしようとするでしょう。そして、それはそれが起こる方法です。

（あなたは尋ねなかったが、次に何が起こるか疑問に思うのは自然な質問である。我々は膨張の速度がゆっくりと加速したと信じている。重力が膨張を支配するためには、もっと近くにある必要があります。したがって、現在安定しているクラスターは、遠い将来に壊れる可能性があります。しかし、それは誰も知らないことです。）

$70 km.s^{-1}Mpc^{-1}$$70 km.s^{-1}$$110 km.s^{-1}$$70 km.s^{-1}$

宇宙は拡大していますが、一般的に、銀河が私たちから遠ざかるほど、私たちから遠ざかっていくようです。これは、ローカルグループの銀河には適用されません。これは重力的に束縛された構造です。アンドロメダ銀河は毎時約40万kmで天の川に向かって移動しており、天の川とアンドロメダは約40億年後に衝突すると予想されています。これが起こると、大きな新しい単一の銀河が形成されます。合併によって形成される新しい銀河は、時々Milkomedaという名前が付けられます。詳細については、このトピックに関する最近のブログ投稿を参照してください。

ミルコメダは数十億年にわたって、他のローカルグループメンバーを徐々に吸収していきます。

一般に、次のような重力的に拘束された構造：恒星系（例：太陽系）