Co stanie się z życiem na Ziemi, gdy zderzą się galaktyki Andromeda i Droga Mleczna?


22

Mówi się, że galaktyki Andromedy i Drogi Mlecznej zbliżają się do siebie z prędkością około 400000 km / godzinę. Będą razem w ciągu najbliższych 4 miliardów lat.

  1. Co stanie się z życiem na Ziemi lub ludźmi na Ziemi?
  2. Jeśli mamy się zderzyć w ciągu najbliższych 4 miliardów lat, to ile czasu powinniśmy podjąć działania na rzecz podróży międzygwiezdnej?
  3. Czy naukowcy pracują nad takimi projektami w podróży międzygwiezdnej?
  4. Czy uda nam się sprawić, że coś takiego jak Ziemia odejdzie od tej galaktyki / Ziemi / Układu Słonecznego, a biorąc pod uwagę prędkość ludzkich instrumentów / statków kosmicznych, ile czasu zajmie przejście do bezpiecznego miejsca?

3
Oprócz wszystkich wymienionych naukowych powodów uzyskamy niesamowity widok. Będzie fajnie być świadkiem, jak zderzają się, przynajmniej przed wstrząsem, a jeśli planujesz żyć tak długo.
Cheeku

Dlaczego zakładacie, że za 4 miliardy lat będą na Ziemi ludzie lub nawet obserwujące się formy życia?
Walter

Jeśli „my” ludzie nadal będziemy na Ziemi za 4 miliardy lat - to nie lada sztuczka, musielibyśmy przenieść lub osłonić planetę lub terraformować Marsa, ale udawajmy, że jesteśmy. Zderzenie z Andromedą może być cudowne, o wiele więcej gwiazd i znacznie większy ruch gwiezdny ułatwi podróż międzygwiezdną. Zderzenie galaktyki może być bardzo dobre, uzupełniając galaktykę o nowe formowanie gwiazd i zwiększając liczbę gwiazd przechodzących nie za wiele lat świetlnych. Nie szkodliwe, ale cudowne (zakładając, że będziemy tu jeszcze za 4 miliardy lat i nie
zakładamy

Odpowiedzi:


21

Co stanie się z życiem na ziemi lub ludźmi na ziemi?

Zakładając, że istoty ludzkie lub życie wciąż istnieją na Ziemi w tym czasie, przetrwałyby tak bardzo z powodu ciągłej śmierci Słońca, że ​​grawitacyjne otchłanie z powodu zderzenia galaktycznego nie będzie niczym.

Pamiętaj, że za około 1-2 miliardy lat słońce będzie tak gorące i duże, że cała woda wygotuje się z Ziemi w kosmos. Za około 3 miliardy lat powierzchnia Ziemi będzie tak gorąca, że ​​topią się metale.

Każde życie, które przetrwało te wydarzenia i nadal żyje na Ziemi, z pewnością podejmie kolizję galaktyczną.

Wyobrażam sobie jednak, że większość ludzi uciekłaby z Ziemi - jeśli nie dla odległych układów gwiezdnych, to przynajmniej dla planet w naszym własnym systemie, które będą się wystarczająco rozgrzewać dla ludzkich siedlisk.

Jeśli mamy się zderzyć w ciągu najbliższych 4 miliardów lat, to ile czasu powinniśmy podjąć działania na rzecz podróży międzygwiezdnej?

Tak szybko, jak to możliwe. Kiedy stanie się możliwa podróż międzygwiezdna, powinniśmy zacząć wysyłać statki do kolonizacji innych planet i układów gwiezdnych. To zajmie prawdopodobnie dużo czasu, ale jeśli mamy przetrwać ponad miliard lat, jest to konieczne. Pamiętaj, że Słońce i Andromeda to wydarzenia, które możemy przewidzieć. Nie znamy i nie możemy przewidzieć następnego kataklizmicznego uderzenia asteroidy, który prawdopodobnie nastąpi w czasie krótszym niż miliard lat. Istnieje wiele powodów, by opuścić planetę, powinniśmy martwić się o te, których nie możemy przewidzieć lub zobaczyć, a nie te, które możemy przewidzieć.

Czy naukowcy pracują nad takimi projektami w podróży międzygwiezdnej?

Tak, ale małymi krokami. Załogowe misje w kosmos, na Księżyc i życie na pokładzie ISS dostarczyły niezwykle cennych informacji, które zostaną wykorzystane w takich misjach międzygwiezdnych. Gdy będziemy nadal przesuwać granice naszej zdolności do przetrwania w kosmosie, w końcu będziemy mogli żyć w kosmosie, być może całe życie spędzimy w kosmosie. W miarę rozwoju technologii silników poza zwykłym wyciąganiem ludzi ze studni grawitacyjnej Ziemi, w końcu będziemy wysyłać ludzi w długie podróże poza Układem Słonecznym.

To bardzo, bardzo daleka droga, ale każdy postęp przybliża nas do tego ostatecznego celu.


2
Mam nadzieję, że do tego czasu przeniesiemy Ziemię na bezpieczną odległość, z sentymentalnych powodów, jeśli nic więcej.
Keith Thompson

1
@KeithThompson Będzie to teren poprzemysłowy, martwy ptak wiszący na szyi rasy ludzkiej. Równie dobrze może pozwolić, by gwiazda ją pochłonęła, i mieć nadzieję, że inne cywilizacje, które napotkamy, nie dowiedzą się, dopóki nie rozbijemy ich planet (y). ;)
Adam Davis

Powinieneś przedstawić dowody (poprzez linki do godnych zaufania źródeł) swoich twierdzeń, że za 1-2 miliardy lat woda na Ziemi zostanie odparowana.
Walter

3
@Walter Społeczność naukowa dość dobrze przyjmuje, że następną fazą Słońca jest czerwony olbrzym o średnicy znacznie przekraczającej obecną orbitę Ziemi. Możesz wyszukać w Internecie hasło „Kiedy oceany się zagotują” i wybrać źródło, które uważasz za najbardziej godne szacunku, ignorując, jeśli chcesz, szacunki globalnej zmiany klimatu, które podnoszą modele o kilka milionów lat. Ciekawym niedawnym artykułem na ten temat jest „Ponowna wizyta Słońca i Ziemi” na arxiv.org/abs/0801.4031 „… jasne jest, że Ziemia opuści HZ już za około miliard lat”
Adam Davis,

4
Nie prosiłem o komentarz, ale o poprawę twojej odpowiedzi, i nie pytałem, ponieważ w to wątpiłem, ale aby dać ci szansę na poprawienie swojej odpowiedzi (chociaż byłem nieco zaskoczony skalą czasu tylko 1Gyr) .
Walter,

19

4 miliardy lat to ten sam okres życia, jaki pozostało naszemu Słońcu.

Jeśli więc nie wynaleźliśmy jeszcze podróży międzygwiezdnych, jesteśmy zepsute, z Andromedą lub bez.

Poza tym gwiazdy nie oddziałują bezpośrednio na siebie w zderzeniu galaktycznym. Z kilku gwiazd, na których jesteśmy, zauważymy, że orbitujące wokół centrum galaktyki gwiazdy zostaną zmienione przez masowe zaburzenia grawitacyjne wywołane przez drugą galaktykę. Prawie wszystkie gwiazdy zmienią orbity z orbitujących wokół centrum galaktyki na orbitujące wokół środka masy obu galaktyk. Niektóre gwiazdy zostaną wyrzucone z nowej, większej galaktyki. Bezpiecznie jest myśleć, że planety będą nadal krążyły wokół swoich gwiazd, ale nie że nie będą miały żadnych zmian na swoich orbitach.

Z drugiej strony, od interakcji gazu do gazu, w ośrodku międzygwiezdnym pojawi się wiele nowych fal ciśnienia, które będą odpowiedzialne za powstawanie miliardów nowych gwiazd w nowych mgławicach.


5
Chodzi o to, że w czasie 4 miliardów lat wiele gwiazd przestaje istnieć i planety staną się niezdatne do zamieszkania (w tym Słońce / Ziemia) bez względu na to, co stanie się z kolizją galaktyki. Tak więc do czasu zderzenia Andromedy / Milkyway albo ludzie będą gatunkiem wędrownym międzygwiezdnym i będą mogli go obejść, lub wymrą, zanim to nastąpi.
Peteris,

4
@AmitG: Nie znam liczb, ale sądzę, że jakiekolwiek ciepło powstałe w wyniku zderzenia międzygwiezdnych chmur gazowych stanowiłoby niewielki ułamek energii, którą już otrzymujemy z tego pieca nuklearnego w odległości 1 AU.
Keith Thompson

2
Ciepło z fal ciśnienia w gazie międzygwiezdnym prawdopodobnie nie będzie stanowić problemu. Problemem może być zwiększone formowanie się gwiazd, w tym bardzo duże, krótkotrwałe gwiazdy, które w sąsiedztwie znajdą się w pobliżu supernowej.
Marc

2
@envite: +1 za to, że jeśli jeszcze nie wynaleźliśmy podróży międzygwiezdnych, jesteśmy zepsute, z Andromedą lub bez.
Pritam

2
4 miliardy lat to nie pozostały okres istnienia Słońca. Będzie nadal w głównej sekwencji za 4 miliardy lat. Być może miałeś na myśli: podobny harmonogram?
Rob Jeffries

17

Po pierwsze, zauważ, że zanim Andromeda będzie wystarczająco blisko, aby zderzenia z wędrującymi gwiazdami stały się problemem, średnia temperatura Ziemi ulegnie znacznej zmianie, a planeta będzie nie do poznania.

Kiedy Sol ma 8,5 miliarda lat, nadal będzie miał wodór do syntezy jądrowej, ale gdy się topi, kurczy się i rozszerza w różny sposób. Skurcz powoduje, że synteza wodoru staje się bardziej korzystna, dzięki czemu Sol będzie miał o 50% większą moc wyjściową ( ) i 3% wyższą efektywną temperaturę ( ). Fuzja powoduje także, że Sol traci ogromną masę (obecnie ); uwolni z fuzji, co odpowiada . To około stu mas Ziemi na słońcu, ale tylko6×1026 W6000 K4×109kg/s6×1043J7×1026 kg13000masa Sol. Grawitacja z Ziemią zmniejsza się proporcjonalnie, więc orbita Ziemi może średnio rozszerzać się o na miliard lat. Inne efekty grawitacyjne mogą zmienić średnią odległość Ziemi nawet o , 4 unit jednostki astronomicznej. Rozszerzenie zewnętrznych warstw Sola z powodu zmniejszonej grawitacji zwiększy jego promień o 20%, . W ten sposób Ziemia otrzyma również prawie 50% więcej mocy.3000 km6×105 km3×105 km

Bilans energetyczny Ziemi wr Sol daje oczekiwaną temperaturę powierzchni:

a¯=0.7(Average absorption)Pp=1366 W/m2(Average solar flux incident on Earth at present)Pf=Pp1.52000 W/m2(In future)σ=5.670373×108 W/m2/K4(Stefan-Boltzmann constant)Tp4=a¯Pp4σ0.71366 W/m22.268149×107 W/m2/K44.2×109 K4Tp250 KTfTp1.51/4Tp1.11280 K

Ponieważ średnia temperatura powierzchni na Ziemi nie wynosi - jest to i już około cieplej niż w bezwietrznej przyszłości - możemy zobaczyć atmosfera odgrywa znaczącą rolę w utrzymywaniu ciepła. Zakładając, że rosnące zapotrzebowanie na chłodzenie nie prowadzi do zatrzymywania przez atmosferę więcej ciepła, można oczekiwać, że średnia temperatura powierzchni wzrośnie do .20 °C+15 °C8 K+50 °C

Średnia temperatura Antarktydy wynosi obecnie w zimie i w lecie. Można oczekiwać, że wzrosną one odpowiednio do (tuż poniżej zamrażania) i (znacznie powyżej zamrażania), i jest to najlepszy scenariusz. Antarktyda stopi się. Spowoduje to największy składnik (60%) wzrostu poziomu morza, łącznie około .240 K270 K270 K300 K100 m


Gdyby Ziemia była nadal zamieszkana za cztery miliardy lat, bardzo mało prawdopodobne jest, aby Ziemia spadła w gwiazdę z Andromedy.

Przestrzeń jest duża. Naprawdę duży. Po prostu nie uwierzysz, jakie to ogromne, ogromne, zadziwiająco duże.

- Douglas Adams, Przewodnik autostopowicza po galaktyce

Droga Mleczna ma średnicę około 100 000 lat świetlnych i zawiera około 400 miliardów gwiazd. Andromeda jest większa i gęstsza; może mieć jeden bilion gwiazd i średnicę 140 000 lat świetlnych. Znajduje się w odległości 2,5 miliona lat świetlnych, ale wydaje się sześć razy większy niż Sol.

dM4×1011 stars1010π/4 ly250 stars/ly2dA1012 stars2×1010π/4 ly260 stars/ly2

Gdyby dwie galaktyki zostały po prostu nałożone, byłoby około stu gwiazd na kwadratowy rok świetlny oglądanych z nieskończenie daleko wzdłuż osi obrotu. Jednak Droga Mleczna to elipsa 2: 1 widziana z Andromedy, podczas gdy my widzimy Andromedę jako elipsę 3: 1. Rzutowanie obu na płaszczyznę między nimi, prostopadłą do linii między ich środkowymi czarnymi dziurami, dałoby obszar nakładania się o wymiarach między i , z najwyżej połową Drogi Mlecznej poza nią. Sol najprawdopodobniej będzie zamieszany w zderzenie, ponieważ znajduje się około 27 200 lat świetlnych od centrum galaktyki. 50 × 100 k l y 250×50 kly250×100 kly2

Nie oznacza to jednak, że Ziemia zbliży się do innej gwiazdy, że Sol może zderzyć się lub że Układ Słoneczny zostanie zakłócony.

Biorąc pod uwagę probabilistycznie najgorszy scenariusz (cała Droga Mleczna wpada przez Andromedę przy pierwszym przejściu), istnieje średnia wolna ścieżka dla gwiazd. Rzeczywista gęstość gwiazdowa zderzających się galaktyk wynosi:

ρ1.4×1012 stars / VAM

gdzie połączenie objętości dwóch galaktyk byłoby bardzo skomplikowanym wyrażeniem. Z grubsza ich objętość można opisać jako połączone stożki, ignorując ich sferoidalne halo ciemnej materii (które są w większości nieszkodliwe).

ρ1.4×1012 stars(12(103 ly1010π/4 ly2+1.4×103 ly2×1010π/4 ly2)13)0.28 stars/ly3V3.6 ly3r(V34π)1/30.95 ly

W odległości 1,9 roku świetlnego Betelgeuse przypominałaby Marsa. Jeśli założymy, że katastrofa nastąpiła z gwiazdy bliższej niż średnica heliosfery (około 200 jednostek AU), to:

m=1 starρπ4×104 AU21.1×1021 m7.2×109 AU1.1×105 ly

Gwiazda może przemierzyć średnio 110 tysięcy lat świetlnych, zanim minie drugą, nieco mniej niż średnica Andromedy. Proporcja gwiazd Drogi Mlecznej, które nie zbliżają się w promieniu 200 AU od gwiazd w Andromedzie, wynosi co najmniej . Aby Ziemia zbliżyła się w odległości 4 AU od innej gwiazdy (jeden promień Betelgeuse), można oczekiwać, że będzie podróżować co najmniej 2500 razy dalej, co przy prędkości względnej 300 km / s zajęłoby . 9 x 10 18 s300 b I l l I O n r e a r y1/e1.4/1.1100/400 billion stars9×1018 s300 billion years


Tylko w najgorszym przypadku 1> będzie istnieć życie? 2> Jeśli mamy się zderzyć w ciągu najbliższych 4 miliardów lat, to ile czasu powinniśmy podjąć działania na rzecz podróży międzygwiezdnej? 3> Czy naukowcy pracują nad takimi projektami w podróży międzygwiezdnej? 4> Czy będziemy w stanie uzyskać portal jak ziemia?
AmitG

2
Ziemia wydaje się nadal nadawać się do zamieszkania (ale nieprzyjemnie) za cztery miliardy lat. Kiedy Solowi zabraknie wodoru do stopienia się, kilkaset milionów lat później, prawdopodobnie będzie się on rozszerzał znacznie szybciej i stopił lub odparował całą planetę. Większym bezpośrednim zagrożeniem jest asteroida lub wiązka promieni gamma o szerokości roku świetlnego z czegoś takiego jak WR-104. Obecnie nie ma planów ich ucieczki; jeśli stanie się to możliwe, ułatwienie zamieszkania w miejscu docelowym powinno być łatwiejsze niż opuszczenie Sol.
user130144

Dzięki za linki. Myślałem o zmianie mojego ID ... ale jest to bardzo nietypowy losowo wybrany numer.
user130144

1
Stackexchange utrudnia połączenie z czymkolwiek. Jeśli chodzi o masy i wymiary gwiazd i galaktyk, Wikipedia jest najszybciej dostępnym źródłem informacji. Kalkulatory i NIST mają podstawowe stałe, takie jak , stała Stefana-Boltzmanna (chociaż dodatkowe cyfry tutaj nie mają znaczenia). UNL ma przydatną symulację ewolucji Sol, która przewiduje jego przyszłą jasność. Nie jest dla mnie jasne, jak określają, kiedy Ziemia opuści strefę mieszkalną. Przy mniejszej zawartości węgla Wenus może nadal nadawać się do zamieszkania. σ
user130144,

2
@ user130144 problem z tymi liczbami polega na tym, że masy galaktyk i odległości itp., paski błędów są astronomiczne (zamierzone kalambur). Niektórym rzeczom trudno jest dokładnie powiedzieć, jak szybko to nastąpi, ponieważ skale odległości i skale czasowe tych rzeczy są tak ogromne, że trudno jest ustalić dokładne liczby dla pewnych wielkości. Biorąc to jednak pod uwagę, podane liczby są „najlepszym oszacowaniem”, jakie możemy zrobić z obecną technologią, więc nie twierdzę, że jest to błędne, tylko że niektóre z tych liczb mogą być zupełnie inne za dziesięć lat (lepsze instrumenty) .
użyj theathathstar

11

Bezpośrednie zderzenia między gwiazdami i planetami są bardzo mało prawdopodobne, ze względu na stosunkowo niską gęstość obiektów w Drodze Mlecznej i Andromedzie. Na przykład gęstość gwiazd w sąsiedztwie Słońca wynosi zaledwie 0,004 gwiazdy na sześcienny rok świetlny.

Problem polega na tym, że oddziaływania grawitacyjne między obiektami nie są niskie. Gwiazdy, które ostatecznie przechodzą zbyt blisko innych układów, mogą zakłócić orbity planet, planetoid i komet, a może to być problematyczne, jeśli nadal będziemy w pobliżu. Spekulowałbym, że planety i inne przedmioty zostałyby wyrzucone wszędzie, a system może stać się strzelającą galerią.


2
Chcę tylko powiedzieć, myślę, że poruszyłeś bardzo ważną kwestię, która często jest pomijana. Zakłócenie planet prawdopodobnie pozostaje rzadkie, aby to osiągnąć, potrzebna jest bardzo blisko mijająca gwiazda. Największy efekt to zakłócenie chmury oort, nie tylko naszego układu słonecznego, ale liczne układy słoneczne i obiekty chmur rudy zostaną rozproszone w każdą stronę. Niebezpieczeństwo dla „Ziemi” przy założeniu, że jest tu jeszcze ktoś za 4 miliardy lat, jest trudne, ale prawdopodobnie dość duży wzrost oddziaływań, powiedzmy, raz na 10 000 lat wydarzenia mogą się zdarzać co około 100 lat, co jest bardzo trudnym przypuszczeniem .
userLTK

10

Zwykle, gdy zderzają się dwie galaktyki, to gaz oddziałuje ze sobą. Szanse na zderzenie się gwiazd są prawie zerowe z powodu ogromnych odległości między nimi. To samo dotyczy planet, które się ze sobą zderzają.

Skale czasowe tego wydarzenia są tak duże, że naszemu umysłowi trudno jest zrozumieć te odległości (i skale czasowe, w których zachodzą te procesy), i do tego czasu mogło się zdarzyć wiele innych rzeczy, które zmieniłyby sytuację naszego Układu Słonecznego utrudniając przewidzenie, co stanie się z ludźmi. Na przykład uderzenie meteorytu, takie jak to, które zabiło dinozaury, może zabić całe życie na Ziemi za miliard lat od teraz, abyśmy nawet nie byli tam, aby zobaczyć, co dzieje się z ludzkim życiem, gdy andromeda wchodzi w interakcje z Drogą Mleczną.


więc czy wpłynie to na człowieka, jeśli przypuszczamy, że człowiek przetrwa do następnego 4 miliardów lat?
AmitG

2
mało prawdopodobne, jeśli
obliczysz

4

Gdyby słońce miało szerokość 10 cm, Alpha Centauri byłaby w odległości 3200 kilometrów. 1

Gdyby słońce było pomarańczowe, szok termiczny, skrajna granica układu słonecznego, gdzie wiatry międzygwiezdne są bardziej konsekwentne niż wiatr słoneczny, ma średnicę około 1 km. Różne gwiazdy nie zakłócałyby się wzajemnie granicami szoku zakończeniowego. nie zobaczylibyście nawet stopnia zmiany temperatury ziemi od innej gwiazdy zbliżającej się do Układu Słonecznego.

Jeśli najgęstsze części naszej galaktyki są 3000 razy bardziej gęste niż nasze sąsiedztwo, mówimy o chmurze pomarańczy, z których każda jest oddzielona kilometrem, w najgęstszym scenariuszu.

Najprawdopodobniej jest to dramatyczne zderzenie chmury pomarańczy, z których każda dzieli 3000 km, Droga Mleczna miałaby w sumie 10 milionów kilometrów średnicy, gdyby słońce było pomarańczą.

Wiki twierdzi, że prawdopodobieństwo zderzenia nawet dwóch gwiazd byłoby znikome.

Zderzenie galaktyk nie zmienia wyzwania, jakim jest przenoszenie życia z dala od naszej planety, w porównaniu z tym, czym już jest. musimy już przekroczyć 32000 km do tuzina pobliskich gwiazd, gdybyśmy ludzie mierzyli wysokość 1,4 Angstremów ... centaur alfa byłby oddalony o 3200 km.

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


nawiasem mówiąc, gdyby Ziemia miała 1 mm, słońce ma 10 cm, aldebaran i beteljeuse są około 87 metrów i 65 metrów, słońce jest kilometr od nas, alfa centauri to 1000ds kilometrów, szerokość galaktyki jest równa odległości Słońca z Ziemi lub czegoś takiego. Znalazłem to wszystko, robiąc średnicę ziemi / 1mm * średnica słońca
com. Czytelne
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.