Mit welchen Galaxien verschmilzt die Milchstraße?
Außer mit der Andromeda. Wird in ferner Zukunft die Lokale Gruppe eine Riesengalaxie? Wie ist es mit dem Vertigo-Haufen oder dem Vertigo Superhaufen? Wird das alles mal eines? Oder ist die Expansion des Raums doch stärker?
3 Antworten
Mit welchen Galaxien verschmilzt die Milchstraße?
Das kann man mit Sicherheit noch nicht sagen. Die Verschmelzung mit Andromeda ist sicher, auch wenn die Menschheit das höchstwahrscheinlich nicht mehr erleben wird. Kommt dann halt auch drauf an, wie die Gravitationsverhältnisse der neuen Galaxy sich auf ihre Umgebung auswirken.
Oder ist die Expansion des Raums doch stärker?
In ferner Zukunft (ich rede hier von wirklich, wirklich fern) werden Galaxien so weit voneinander entfernt sein, dass sie sich gegenseitig nicht einmal mehr sehen könn(t)en. Schon heute sind 95% des Universums für uns quasi unsichtbar, weil sie soweit von uns entfert sind, daß das Licht dieser Objekte uns noch garnicht erreicht hat. Irgendwann noch viel weiter in der Zukunft werden auch die einzelnen Sterne und Planeten immer weiter voneinander entfernt sein und irgendwann von schwarzen Löchern absorbiert. Zu diesem Zeitpunkt gibt es im Universum dann kein (für Menschen) sichtbares Licht mehr, bis auf einige kurze Momente, wenn zwei schwarze Löcher miteinander kollidieren. Und irgendwann werden auch diese zerfallen. Zumindest laut derzeig gängiger Theorien wird in 10 hoch X Jahren wird das ganze Universum zu einem kalten, dunklen Ort, der nur noch mit einer Masse exotischer Teilchen gefüllt.
Also ja, am Ende siegt die Expansion.
Wie ist es mit dem Vertigo-Haufen
Höhenangst? Gemeint ist wohl der Virgo-Haufen. Die Lokale Gruppe ist Teil davon.
Teile der Lokalen Gruppe sind in der Vergangenheit schon aneinander vorbeigeschrammt, die Milchstraße selbst zeigt Spuren davon. Dh nicht jede gravitative Wechselwirkung ist gleich eine Kollision oder Verschmelzung, das ist ein komplexes Mehrkörperproblem, das wie alle Mehrkörperprobleme dem Chaos unterliegt und nicht beliebig lang in die Zukunft vorhersagbar ist.
Die Expansion wirkt auf alles, was nicht lokal gravitativ gebunden ist. Zur Zukunft der Expansion versteht man am besten zuerst die...
Hubblekonstante
Unter der Annahme einer linearen Ausdehnung des Universums ist der Skalenfaktor a(t) =D(t)/D0 einer beliebigen Distanz D und der Distanz D0 zum Zeitpunkt t0 im Universum linear abhängig von der Zeit t:
a = da/dt*t (1) mit einer Ausdehnungsgeschwindigkeit
da/dt = H*a (2)
Der Faktor H ist die Hubblekonstante (die besser Hubbleparameter heißen sollte, weil sie nicht konstant ist - in der Tat folgt aus einer linearen Ausdehnung konstante Ausdehnungsgeschwindigkeit da/dt und damit H = 1/t mit 2 in 1 eingesetzt), hat beim Urknall eine Polstelle und nimmt seitdem ab, wird aber nie null.
Kosmologischer Horizont
Objekte in der Entfernung r entfernen sich mit der Geschwindigkeit v(r) = H*r von uns. Man kann nun mit der Lichtgeschwindigkeit c einen Radius rH = c/H definieren, der Hubbleradius genannt wird. Für r = rH ist die Geschwindigkeit v(rH) = c, d.h. theoretisch entfernen sich Objekte in dieser Entfernung mit Lichtgeschwindigkeit von uns (die Spezielle Relativitätstheorie gilt nur lokal und wird dadurch nicht verletzt), und man könnte meinen, dass man dann diese Objekte nie mehr sehen kann, weil ihr Licht nicht gegen die Expansionsgeschwindigkeit ankommt, aber:
1. Licht direkt hinter rH kann es, einmal ausgesandt, mit der Zeit innerhalb von rH schaffen und uns letztlich doch erreichen - die korrekte Rechnung beinhaltet eine Integration der Bewegung mitbewegter Koordinaten und des Lichtsignals von t0 bis unendlich und führt hier zu weit - außerdem...
2. ist die o.g. Annahme der linearen Ausdehnung falsch. Die Ausdehnung unterliegt bremsenden und beschleunigenden Einflüssen (zB die Massendichte einschl. dunkler Materie vs. dunkle Energie), deren Stärke nicht zeitlich konstant war oder sein wird. In Abhängigkeit von diesen Einflüssen kann der Kosmologische Horizont sich bei vorwiegender Bremsung weiter ausdehnen und mehr Objekte sichtbar machen, oder bei vorwiegender Beschleunigung schrumpfen und mehr Objekte verbergen.
Aus diesen beiden Gründen liegt der Kosmologische Horizont nicht beim Hubbleradius, sondern nach aktuellem Stand etwas dahinter (etwa 16 Mrd LJ statt 13,4 Mrd LJ). Mit weiterer Ausdehnung des Universums und sinkender Massendichte könnte die Beschleunigung gewinnen - dann würde der Hubbleparameter auf einen konstanten Wert sinken: die Lösung für die Differentialgleichung da/dt = const*a ist dann eine exponentielle Ausdehnung, die den Kosmologischen Horizont schließlich bis auf gravitativ direkt gebundene Strukturen schrumpfen ließe, und die Reste der Vereinigung aus Milchstraße und NGC224 wären allein in der Dunkelheit.
Partikelhorizont.
Wo aber sind die fernsten Objekte, die wir jetzt schon sehen, wirklich? Als ihr Licht ausgesandt wurde, dh kurz nachdem das Universum transparent wurde, waren sie nur einige Mio LJ entfernt. Während ihr Licht im Raum zu uns unterwegs war, bewegte sich dieser Raum aber mit der Expansionsgeschwindigkeit von uns weg und verlängerte die Reisezeit des Lichtes (und seine Wellenlänge), bis das Licht schließlich hier ankam; inzwischen haben sich die damals aussendenden Objekte bis zum sog. Partikelhorizont entfernt (ca 46 Mrd LJ), also weit hinter dem Kosmologischen Horizont.
M33 könnte noch dazukommen - die Dynamik ist aber noch nicht so ganz klar…