Продолжая тему расширения вселенной, разберемся со следующим часто встречающимся вопросом. Поскольку пространство расширяется во все стороны, почему некоторые галактики сталкиваются друг с другом, а не убегают друг от друга?
Кратко.
Потому что гравитация.
Подробнее.
Эдвин Хаббл увидел, что свет далеких галактик смещен красному цвету спектра потому что они, по-видимому, удаляются. Но расширяется ли вселенная везде? Например, пространство в вашей комнате теперь тоже увеличилось? И если да, то расширяется каждый сантиметр пространства, не означает ли, что все движется от всего? Стул от стола, атом от атома? Последствия такого предположения были бы ужасны: Млечный Путь, Солнечная система и даже материя, из которой составлены наши тела, не могли существовать.
Вероятно, большинство читателей справедливо считают, что в этом нет парадокса. Пространство может расти, в то же время не нарушая структуры, связанные прочным связующим, благодаря основным взаимодействиям. Атомы остаются цельными из-за твердого электромагнетизма и еще более сильного ядерного взаимодействия. Ситуация несколько усложняется гравитацией потому что, гравитационное притяжение действительно безнадежно слабое. В этой связи эта сила может противостоять давлению растягивающейся вселенной, но только до определенной точки, находящийся на больших расстояниях.
Возможно растягивание пространства является результатом темной энергии возможно, другая «сила» или неизвестное свойство вакуума. Однако, независимо от причины, масштаб этого явления важен для человечества. В качестве наиболее очевидного проявления можно рассматривать старую добрую постоянную Хаббла, описывающую скорость расширения вселенной. Согласно текущим измерениям, вселенная расширяется со скоростью около 71 км/с на каждый мегапарсек (то есть на каждые 3,26 миллиона световых лет). Это значение кажется значительным, но это иллюзия. Достаточно взглянуть на постоянную Хаббла с несколько более провинциальной точки зрения и обратиться к менее абстрактным расстояниям. Два объекта, находящиеся всего на расстоянии в 1 световой год, согласно тому же принципу, будут убегать друг от друга со скоростью всего около 75 м/ч (!). В случае наземных расстояний, уже говорим о милиметрах в год.
Трудно провести конкретную границу, в которой гравитация уступает процессу расширения (даже постоянная Хаббла время от времени уточняется). Как такова концепция обеспечивается астрономическими наблюдениями. Гравитация успешно удерживает планетные системы на месте, соединяет целые галактики и, как оказалось, даже надгалактические структуры. Исследования Хаббла уже показали интересные отношения. Хотя свет подавляющего большинства галактик демонстрирует красное смещение, спектр относительно близкой галактики Андромеды, напротив, остается смещенным в синий цвет. Другими словами, в то время как среднестатистические галактики от нас (и друг от друга) убегают, сосед Млечного Пути, очевидно, направляется к нам с визитом.
Расширение пространства против силы тяжести.
Помимо Андромеды, есть по крайней мере 50 галактик тесно связанных гравитацией с Млечным путем. Вместе создаете единая система диаметром в 10 миллионов световых лет, которая называется Местная группа. Еще выше имеем дело с кластерами, сверхскоплениями и крупномасштабными структурами, и на этом уровне гравитационные связи начинают заметно ослабевать. Галактики в Деве, на расстоянии 50 миллионов световых лет от Земли, уже демонстрируют небольшое красное смещение, поэтому расстояния между нашими галактиками растут.
Конечно, с учетом нюансов все становится немного сложнее, и получаются некоторые исключения. Есть объекты очень далекие, но для них характерно смещение в синюю часть спектра. Помните, что что сила тяжести зависит от расстояния и массы притягивающих тел. Поэтому, хотя гравитация двух галактических групп или скоплений в принципе на определенном расстоянии проигрывает расширению Вселенной; однако, они все еще могут быть привлечены чрезвычайно массивными крупномасштабными структурами. Примером такого явления является удаление Млечного Пути и его окрестностей и притяжение к гигантскому скоплению материи, называемым Великим Аттрактором.
Галактические волокна.
Результатом постоянного соперничества между гравитацией и расширением пространства является характерная губчатая композиция вселенной. Гравитационное взаимодействие, насколько это возможно, притягивает всю материю к мощным галактическим волокнам и узлам, в то время как они уходят друг от друга, разделенные постоянно растущими секторами космической пустоты. Итак, имеем дело с космической сетью, глобально растянутой и рассредоточенной расширением вселенной.
Наконец, стоит напомнить, что в соответствии с текущим состоянием знаний, динамика расширения Вселенной постоянно увеличивается. Поэтому можно предположить, что в отдаленном будущем преимущество расширения перед гравитацией будет только расти. В связи с вышесказанным нельзя исключать, что на протяжении сотен миллиардов лет вместо галактической сети будут существовать только одинокие, компактные скопления вещества, изолированные друг от друга с невероятно большими кавернами вакуума.
