Даже космический дом, в котором находится наша Солнечная система, когда-нибудь погибнет. Но как?
«Если человек не распрощается с тем, что он любит, и если он не путешествует по совершенно новым территориям, он может ожидать просто долгого изнашивания самого себя и, в конце концов, вымирания». - Жан Дюбюффе
На этой неделе было так много хороших вопросов и предложений для нашей рубрики «Спросите Итана», что мне пришлось попросить помощи в принятии решения. После некоторых интенсивных размышлений я решил пойти с предложением Джона Литтла, которое требует, чтобы мы зашли далеко в будущее:
Галактики умирают? Если да, то как они будут выглядеть?
Мы можем начать с изучения нашего Млечного Пути и его окрестностей.
Хотя мы склонны думать о местной группе - нашем космическом соседстве - состоящей из нас самих, Андромеды (нашей старшей сестры) и кучки никем, пора признать остальных что вокруг нас. В частности:
3: галактика Треугольник. Имея около 5% массы Млечного Пути, это третья по величине галактика в местной группе. Она имеет спиральную структуру, собственные спутники и сама может быть спутником галактики Андромеды.
4: Большое Магелланово Облако Эта галактика составляет всего 1% от массы Млечного Пути, но является четвертой по величине в галактике. местная группа. Она находится очень близко к нашему Млечному Пути - на расстоянии менее 200 000 световых лет - и переживает всплеск звездообразования, поскольку приливные взаимодействия в нашей галактике вызывают коллапс газа, что приводит к возникновению некоторых из самых новых, самых горячих и крупнейших звезд в нашей галактике. Вселенная.
5-7: Малое Магелланово Облако, NGC 3190 и NGC 6822 Все между 0,1% и 0,6% Млечного Пути массой (неизвестно, какая из них самая большая), эти три галактики сами по себе также являются крупными галактиками, каждая из которых содержит материю на миллиард солнечных масс.
8 и 9: Эллиптические галактики M32 и M110. Это могут быть «всего лишь» спутники Андромеды, но внутри каждого из этих эллипсоидов находится более миллиарда звезд, и они все же могут быть более массивными, чем некоторые из галактик с номерами 5, 6 и 7 выше.
И помимо этого, есть по крайней мере 45 других известных галактик - меньших галактик - , составляющих нашу местную группу.
Несмотря на их огромное количество, массу и величину, ни один из них не будет существовать в том виде, в каком он есть сейчас, через несколько миллиардов лет в будущем.
Со временем галактики гравитационно взаимодействуют. Это не только притягивает их вместе за счет гравитационного притяжения, которое вы обычно представляете, но и приливных взаимодействий. Обычно мы думаем о приливах как о чем-то, что создает Луна, притягивая земные океаны, вызывая выпуклость в одном направлении, что дает нам «прилив», когда Земля вращается через выпуклость, и «отлив», когда мы вращаемся через впадину, которая достаточно верно.
Но с точки зрения галактики приливы и отливы немного сложнее. Та часть маленькой галактики, которая находится ближе к большей, будет притягиваться большей гравитационной силой, а та часть, которая находится дальше, будет испытывать меньшую силу притяжения. В результате маленькие галактики растягиваются и в конечном итоге разрываются на части при взаимодействии с более крупными.
Маленькие галактики, входящие в нашу местную группу, включая и Магеллановы облака, и все карликовые эллиптические галактики, будут разорваны именно таким образом, а их материя войдет в состав более крупных галактик, которые они слиться с.
Так что вы говорите. Это не настоящая смерть, потому что большие галактики, похожие на Млечный Путь, все еще существуют. Но даже мы не будем жить вечно в нашем нынешнем состоянии. Примерно через 4 миллиарда лет взаимное гравитационное притяжение Млечного Пути и Андромеды втянет нас в гравитационный танец друг с другом, что приведет к крупному слиянию. Хотя весь процесс займет миллиарды лет, спиральная структура обеих галактик будет разрушена, что приведет к созданию единой гигантской эллиптической галактики в центре нашей местной группы: Милкдромеда.
В конце концов, другие галактики в нашей локальной группе тоже будут поглощены, оставив только одну гигантскую галактику, состоящую из каннибализированных останков всех остальных. Этот процесс, в конце концов, произойдет во всех связанных группах и скоплениях галактик по всей Вселенной, в то время как темная энергия разъединит все отдельные группы и скопления друг от друга.
Но опять же, это не настоящая смерть, потому что галактика все еще существует. По крайней мере, пока это правда. Но галактика состоит из звезд, газа и пыли, и всего этого конечное количество.
Хотя для завершения слияния потребуются десятки миллиардов лет, а темная энергия разнесет их по всей Вселенной к невидимости и недоступности на временных шкалах в сотни миллиардов лет, звезды внутри будут жить. на. Самые долгоживущие звезды, существующие сегодня, будут продолжать сжигать свое топливо более десяти триллионов лет, а из газа, пыли и звездных трупов, засоряющих каждую галактику, будут рождаться новые звезды , хотя и во все меньшем количестве и реже - все это время.
Даже когда сгорит последняя звезда, звездные остатки - белые карлики и нейтронные звезды - будут продолжать светить сотни триллионов или даже квадриллионов лет, прежде чем погаснут. Когда эта неизбежность произойдет, у нас по-прежнему будут коричневые карлики или несостоявшиеся звезды, которые время от времени сливаются вместе, возобновляя ядерный синтез и создавая звездный свет на десятки триллионов лет за раз.
Когда эта последняя звезда сгорит, через десятки квадриллионов лет (из них около 10^16) в будущем масса в галактике все еще будет присутствовать. Даже это нельзя считать «настоящей смертью» в каком-то смысле.
Даже без света сама галактика не будет существовать вечно! Все эти массы гравитационно взаимодействуют друг с другом, и гравитационные объекты с разными массами при взаимодействии обладают странным свойством:
- Повторяющиеся «переходы» и близкие столкновения вызывают обмен скоростью и импульсом между ними.
- Объекты с меньшей массой выбрасываются из галактики, в то время как объекты с большей массой опускаются к центру, теряя скорость в процессе, известном как насильственная релаксация.
- По прошествии достаточно длительного времени (от ~10^19 до 10^20 лет) большая часть массы галактики будет выброшена, и только небольшой процент оставшихся масс будет более тесно связан.
В самом центре этого галактического остатка будет сверхмассивная черная дыра в центре каждого из них. Это, конечно, будет последним и последним, что нужно сделать: он станет настолько большим, насколько сможет, поедая столько предметов, сколько сможет достать. В центре Милкдромеды мы, вероятно, найдем объект в сто миллионов раз массивнее нашего Солнца сегодня; более крупные группы и скопления могут иметь черные дыры, превышающие десять миллиардов масс Солнца или даже больше!
Но даже они не будут жить вечно.
Неважно, как вы определяете галактику или ее остатки, все они наверняка умрут. Что касается того, когда и как, точный ответ зависит от вас!
Есть вопрос или предложение для Ask Ethan? Отправьте его на наше рассмотрение.
Оставляйте свои комментарии на нашем форуме, и если вам действительно понравился этот пост и вы хотите увидеть больше, поддержите Starts With A Bang и получите вознаграждение на нашем Patreon!