Що буде з життям на Землі, коли зіткнуться галактики Андромеда та Чумацький Шлях?

Кажуть, що галактики Андромеда та Чумацький Шлях наближаються одна до одної зі швидкістю приблизно 400000 км / год. Вони будуть разом у наступні 4 мільярди років.

1. Що буде з життям на Землі чи людьми на Землі?
2. Якщо ми збираємося зіткнутися в наступні 4 мільярди років, то за скільки часу ми повинні вжити заходів для міжзоряного плавання?
3. Чи працюють вчені над такими проектами для міжзоряного плавання?
4. Чи зможемо ми отримати щось на зразок Землі, щоб відійти від цієї галактики / Землі / Сонячної системи, і, враховуючи швидкість людських інструментів / космічних кораблів, скільки часу знадобиться, щоб поїхати в безпечне місце?

Що буде з життям на землі чи людьми на землі?

Якщо припустити, що люди або їх життя все ще існують на Землі в той час, вони пережили стільки через постійну смерть Сонця, що гравітаційні пертубації внаслідок галактичного зіткнення не будуть нічого.

Майте на увазі, що приблизно через 1-2 мільярди років сонце буде настільки жарким і великим, що вся вода кипить із землі в космос. Приблизно через 3 мільярди років відтепер поверхня Землі буде настільки гарячою, що метали плавляться.

Будь-яке життя, яке пережило ці події і все ще живе на Землі, неодмінно спричинить галактичне зіткнення в ріст.

Я думаю, що більшість людей втече з Землі - якщо не для віддалених зоряних систем, то принаймні для планет у нашій власній системі, які будуть прогріватися достатньо для проживання людини.

Якщо ми збираємося зіткнутися в наступному 4 мільярді року, то за скільки часу ми повинні вжити заходів для міжзоряного плавання?

Якнайшвидше. Коли міжзоряне плавання стане можливим, нам слід почати відправляти кораблі для колонізації інших планет і зіркових систем. Це, ймовірно, займе багато часу, але якщо ми переживемо більше мільярда років, це необхідно. Майте на увазі, що Сонце та Андромеда - це події, які ми можемо передбачити. Ми не знаємо і не можемо передбачити наступний катаклізматичний удар астероїда, який, швидше за все, відбудеться за коротший час, ніж мільярд років. Є багато причин виходу з планети, ми повинні турбуватися про тих, кого ми не можемо передбачити чи побачити, а не про ті, які ми можемо передбачити.

Чи працюють вчені над такими проектами для міжзоряного плавання?

Так, але невеликими кроками. Пілотовані місії в космос, до Місяця та життя на борту МКС надали значно цінну інформацію, яка буде використовуватися в таких міжзоряних місіях. Коли ми продовжуватимемо розширювати межі нашої здатності виживати в космосі, ми врешті-решт зможемо жити в космосі, можливо, цілі життя буде проведено у космосі. По мірі того, як технологія двигуна прогресує за рахунок простого виведення людей із гравітаційного колодязя на Землю, ми зрештою будемо відправляти людей у ​​довгі плавання за межами нашої Сонячної системи.

Це дуже-дуже довгий шлях, але кожен заздалегідь наближає нас до цієї можливої ​​мети.

4 мільярди років - це той самий часовий проміжок життя, що залишається нашому Сонцю.

Тож якщо ми ще не придумали міжзоряні плавання, ми зішкрібаємося з Андромедою або без неї.

Крім того, зірки не взаємодіють безпосередньо між собою в галактичному зіткненні. Що ми помітимо від кількох зірок, на яких ми знаходимось, це те, що орбіта зірки навколо галактичного центру буде змінена масивним гравітаційним збуренням, зробленим іншою галактикою. Практично всі зірки будуть змінювати орбіти від орбіти навколо галактичного центру до орбіти навколо центру мас обох галактик. Деякі зірки будуть викинуті з нової більшої галактики. Цілком безпечно думати, що планети продовжуватимуть орбітувати своїх зірок, але не те, що на орбітах у них не буде змін.

З іншого боку, від взаємодії газ до газу в міжзоряному середовищі виникне багато нових хвиль тиску, що спричинить утворення мільярдів нових зірок у нових туманностях.

По-перше, зауважте, що до того часу, як Андромеда буде досить близькою, щоб зіткнення з мандрівними зірками стали проблемою, середня температура Землі значно зміниться, і планета стане невпізнанною.

Коли Солу 8,5 мільярдів років, він все ще матиме водень для синтезу, але, оскільки він плавиться, він стискається і розширюється по-різному. Стиснення водню призводить до того, що синтез водню стає більш сприятливим, так що Соль матиме на 50% більший вихід енергії ( ) і 3% більшу ефективну температуру ( ). Fusion також змушує Соля втрачати масу з величезною швидкістю (в даний час ); він випустить від синтезу, що відповідає . Це близько ста маси Землі сонячного світла, але лише$6 \times {10}^{26}\ \mathrm{W}$$6000\ \mathrm{K}$$4 \times {10}^9 \mathrm{kg/s}$$6 \times {10}^{43} \mathrm{J}$$7 \times {10}^{26}\ \mathrm{kg}$$1 \over 3000$маса Сол. Гравітація із Землею зменшується пропорційно, тому орбіта Землі може в середньому розширюватися на мільярд років. Інші гравітаційні ефекти можуть змінити середню відстань Землі аж у , 4 ‰ астрономічної одиниці. Розширення зовнішніх шарів Соля завдяки зменшенню гравітації збільшить його радіус на 20%, у . Таким чином, Земля також отримає майже 50% більше енергії.$3000\ \mathrm{km}$$6 \times {10}^5\ \mathrm{km}$$3 \times {10}^5\ \mathrm{km}$

Енергетичний баланс Землі wt Sol дає очікувану температуру поверхні:

$$\begin{align} \bar{a} = & 0.7 & \small\text{(Average absorption)} \\ P_p = & 1366\ \mathrm{W/m^2} & \small\text{(Average solar flux incident on Earth at present)} \\ P_f = & P_p \cdot 1.5 \approx 2000\ \mathrm{W/m^2} & \small\text{(In future)} \\ \sigma = & 5.670373 \times {10}^{-8}\ \mathrm{W/m^2/K^4} & \small\text{(Stefan-Boltzmann constant)} \\ \\ T_p^4 = & \frac{\bar{a} P_p}{4 \sigma} \\ \approx & \frac{0.7 \cdot 1366\ \mathrm{W/m^2}}{2.268149 \times {10}^{-7}\ \mathrm{W/m^2/K^4}} \\ \approx & 4.2 \times {10}^9\ \mathrm{K^4} \\ T_p \approx & 250\ \mathrm{K} \\ \\ T_f \approx & T_p \cdot {1.5}^{1/4} \approx T_p \cdot 1.11 \\ \approx & 280\ \mathrm{K} \end{align}$$

Оскільки середня температура поверхні на Землі не дорівнює - вона і вже приблизно на тепліша, ніж у безповітряному майбутньому - ми можемо побачити атмосфера відіграє значну роль у збереженні тепла. Якщо припустити, що зростаючі потреби в охолодженні не призводять до того, що атмосфера зберігає більше тепла, можна очікувати, що середня температура поверхні зросте до .$-20\ \mathrm{°C}$$+15\ \mathrm{°C}$$8\ \mathrm{K}$$+50\ \mathrm{°C}$

Середня температура Антарктиди зараз становить взимку і влітку. Очікується, що вони підняться до (трохи нижче заморожування) та (значно вище заморожування) відповідно, і це найкращий сценарій. Антарктида розтане. Це дасть найбільшу складову (60%) підвищення рівня моря, загалом близько .$240\ \mathrm{K}$$270\ \mathrm{K}$$270\ \mathrm{K}$$300\ \mathrm{K}$$100\ \mathrm{m}$

---

Якби Земля все ще була заселена чотирма мільярдами років відтепер, навряд чи Земля потрапила б у зірку з Андромеди.

Простір великий. Дійсно великий. Ви просто не повірите, наскільки це велике, величезне, розумово велике.

- Дуглас Адамс, путівник по галактиці автостопом

Чумацький Шлях має діаметр близько 100 000 світлових років і містить близько 400 мільярдів зірок. Андромеда більша і щільніша; він може мати один трильйон зірок і діаметр 140 000 світлових років. Він знаходиться в 2,5 мільйона світлових років, але виявляється в шість разів більшим, ніж Сол.

$$\begin{align} d_M \approx & \frac{4 \times {10}^{11}\ \mathrm{stars}}{{10}^{10} \pi/4\ \mathrm{{ly}^2}} \\ \approx & 50\ \mathrm{stars/{ly}^2} \\ \\ d_A \approx & \frac{{10}^{12}\ \mathrm{stars}}{2 \times {10}^{10} \pi/4\ \mathrm{{ly}^2}} \\ \approx & 60\ \mathrm{stars/{ly}^2} \\ \end{align}$$

Якби дві галактики були просто накладені, було б близько ста зірок на квадратний світловий рік, якщо дивитися нескінченно далеко вздовж осі обертання. Однак Чумацький Шлях - це еліпс 2: 1, як це видно з Андромеди, тоді як ми бачимо Андромеду як еліпс 3: 1. Проектування обох на площину між ними, перпендикулярна лінії між їх центральними чорними дірами, дала б область перекриття розмірами між і , маючи щонайменше половину Чумацького Шляху поза ним. Сол, ймовірно, буде причетний до зіткнення, оскільки він знаходиться приблизно за 27200 світлових років від галактичного центру.$50 \times 50\ \mathrm{{kly}^2}$$50 \times 100\ \mathrm{{kly}^2}$

Це не означає, що Земля наблизиться до іншої зірки, що Сол може зіткнутися або що Сонячна система буде порушена.

Враховуючи ймовірнісно найгірший сценарій (весь Чумацький Шлях пропадає через Андромеду на їхньому першому проході), існує середній вільний шлях для зірок. Фактична зоряна щільність галактик, що стикаються, становить:

$$\rho \approx 1.4 \times {10}^{12}\ \mathrm{stars}\ /\ V_{A \cup M}$$

де об'єднання об'ємів двох галактик було б дуже складним виразом. Дуже орієнтовно їхні обсяги можна охарактеризувати як з'єднані шишки, ігноруючи їх сфероїдальні ореоли темної речовини (які в основному нешкідливі).

$$\begin{align} \rho \approx & \frac{1.4 \times {10}^{12}\ \mathrm{stars}} {\left( \frac{1}{2} \cdot \left( {10}^3\ \mathrm{ly} \cdot {10}^{10} \pi/4\ \mathrm{{ly}^2} + 1.4 \times {10}^3\ \mathrm{ly} \cdot 2 \times {10}^{10} \pi/4\ \mathrm{{ly}^2} \right) \cdot \frac{1}{3} \right)} \\ \approx & 0.28\ \mathrm{stars/{ly}^3} \\ \\ V_\star \approx & 3.6\ \mathrm{{ly}^3} \\ \\ r_\star \approx & {\left( V_\star \cdot \frac{3}{4 \pi} \right)}^{1/3} \\ \approx & 0.95\ \mathrm{ly} \end{align}$$

На відстані 1,9 світлових років Бетельгейзе багато би нагадував Марс. Якщо припустити, що катастрофа спричиняється зіркою ближче діаметра геліосфери (близько 200 АС), то:

$$\begin{align} m = & \frac{1\ \mathrm{star}}{\rho \cdot \pi \cdot 4 \times {10}^4\ \mathrm{{AU}^2}} \\ \approx & 1.1 \times {10}^{21}\ \mathrm{m} \\ \approx & 7.2 \times {10}^9\ \mathrm{AU} \\ \approx & 1.1 \times {10}^5\ \mathrm{ly} \end{align}$$

В середньому, зірка може подорожувати 110 тис. Світлових років, перш ніж пройде повз іншу, трохи менше діаметра Андромеди. Частка зірок з Чумацького Шляху, які не наближаються в межах 200 АС зірок в Андромеді, становить щонайменше . Щоб Земля наблизилася в межах 4 АС іншої зірки (один радіус Бетельгейзе), можна очікувати, що вона проїде принаймні 2500 разів далі, що при відносній швидкості 300 км / с займе . 9 × 10 18 років ≈ 300 б я л к я про п у е а г $1/e^{1.4 / 1.1} \approx 100/400\ \mathrm{billion\ stars}$$9 \times {10}^{18}\ \mathrm{s} \approx 300\ \mathrm{billion\ years}$

Прямі зіткнення між зірками та планетами вкрай малоймовірні, через відносно низьку щільність об'єктів у Чумацькому Шляху та Андромеді. Наприклад, зоряна щільність у сонячному сусідстві становить лише 0,004 зірки на кубічний світловий рік.

Проблема полягає в тому, що гравітаційні взаємодії між об'єктами не малі. Зірки, які врешті-решт проходять занадто близько до інших систем, можуть порушити орбіти планет, астероїдів і комет, і це може бути проблематично, якщо ми все ще поруч. Я б припускав, що планети та інші об’єкти будуть викидатися скрізь, і система може стати галереєю зйомок.

Зазвичай, коли дві галактики стикаються, саме газ взаємодіє між собою. Шанси зірок, що впливають одна на одну, майже дорівнюють нулю через величезні відстані між зірками. Те саме стосується і планет, що вражають одна одну.

Часові шкали цього явища настільки великі, що нашому розуму важко зрозуміти ці відстані (і часові шкали, в яких відбуваються ці процеси), і до того часу могло б статися багато іншого, що змінить ситуацію нашої Сонячної системи що ускладнює передбачення того, що буде з людьми. Наприклад, удар метеориту, як той, що вбив динозаврів, може вбити все життя на Землі через один мільярд років, так що ми навіть не там, щоб побачити, що відбувається з життям людини, коли andromeda взаємодіє з молочним шляхом.

Якби сонце було шириною 10 см, Альфа Кентавр був би за 3200 кілометрів. 1

Якщо сонце було помаранчевим, то в результаті припинення удару крайня межа Сонячної системи, де міжзоряні вітри є більш наслідком, ніж сонячний вітер, - близько 1 км в діаметрі. Різні зірки не прагнуть перешкоджати межі шокового припинення один одного. Ви навіть не побачили б ступеня зміни температури Землі від іншої зірки, що проходить поруч із Сонячною системою.

Якщо найгустіші частини нашої галактики в 3000 разів більше зіркової щільності, ніж наше сусідство, ми говоримо про хмару апельсинів, кожна з яких розділена кілометром, за найбільш щільним сценарієм.

Швидше за все, це драматичне зіткнення хмари апельсинів, кожна розділена на 3000 км, Чумацький Шлях в цілому складе 10 мільйонів кілометрів, якби сонце було помаранчевим.

Wiki заявляє, що було б незначною ймовірність зіткнення навіть двох зірок.

Зіткнення галактик не змінює завдання транспортувати життя далеко від нашої планети порівняно з тим, що воно вже є. ми вже повинні перетнути 32000 км до десятка сусідніх зірок, якби люди вимірювали 1,4 ангстреми у висоту ... альфа-кентавр був би в 3200 км пішки.

https://en.wikipedia.org/wiki/Andromeda%E2%80%93Milky_Way_collision#Stellar_collisions

1- http://www.wolframalpha.com/input/i=%281mm%2Fearth+diameter+%29+*alpha+centauri+distance