Wenn sich Galaxien voneinander entfernen, warum kommen dann die Milchstraße und die Andromeda-Galaxie aufeinander zu?

Die Andromeda-Galaxie nähert sich der Milchstraße mit einer Geschwindigkeit von etwa 684000 Meilen pro Stunde und ist damit eine der wenigen blauverschobenen Galaxien. Die Andromeda-Galaxie und die Milchstraße werden daher voraussichtlich in etwa 3,75 oder 4,5 Milliarden Jahren kollidieren.

Warum bewegen sich einige Galaxien weg und warum kommen unsere Galaxie und Andromeda aufeinander zu?

Hier ist meine Antwort auf eine ähnliche Frage, die auf der Website zum Austausch von Physikstapeln veröffentlicht wurde.

Hubbles Gesetz (das Gesetz, das sich mit der Expansion des Universums befasst) gilt für die Expansion des Raums selbst, dh wenn zwei zueinander stehende Objekte, zwischen denen keine Kraft vorhanden war, in Ruhe gelassen würden, würde der Abstand zwischen ihnen mit der Zeit zunehmen, weil der Raum selbst expandiert. Dies ist, was Hubbles Gesetz anspricht.

Im Fall der Milchstraße und der Andromeda-Galaxien (und aller Galaxien) gibt es eine Kraft zwischen ihnen: die Schwerkraft. Die Gravitationskraft zwischen der Milchstraße und den Andromeda-Galaxien hat eine Beschleunigung erzeugt, die bewirkt, dass sich die beiden Galaxien schneller aufeinander zu bewegen, als sich der Raum zwischen ihnen nach Hubbles Gesetz ausdehnt. Die überwiegende Mehrheit der Galaxien liegt jedoch weit genug von der Milchstraße entfernt, dass die Gravitationskraft zwischen uns und ihnen im Vergleich zur Hubble-Expansion gering ist und das Hubble-Gesetz dominiert.

Kurz gesagt, das Hubble-Gesetz gilt im gesamten Universum, aber lokalisierte Systeme können eine ausreichende Anziehungskraft haben, so dass die Gravitationseffekte dominieren

Je weiter weg, desto schneller bewegen sich die Galaxien von uns weg. Aber das ist nur die gesamte Expansion des Universums. Lokale Geschwindigkeiten können unterschiedlich sein und sind zur Gesamtexpansion hinzuzufügen. Die Andromeda-Galaxie liegt nahe genug an der Milchstraße, um die gesamte Ausdehnung des Weltraums überwinden zu können. Die Andromeda-Galaxie und die Milchstraße ziehen sich durch die Schwerkraft an.

Das Hubble-Gesetz, das auf die Andromeda-Galaxie / Milchstraße angewendet wird, liefert eine Raumausdehnung von weniger als 70 km / s, da die Hubble-Konstante etwa 70 km / s / Mpc beträgt und die Entfernung etwa 2,5 Millionen Lichtjahre beträgt, weniger als 1 Mpc ( = 3,26 Lichtjahre, siehe Parsec ). Diese Geschwindigkeit ist langsamer als die helio-radiale Geschwindigkeit der Andromeda-Galaxie von etwa -300 km / s (Raumausdehnung bereits subtrahiert) und kann daher überwunden werden.