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

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?

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.

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.

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 tylko$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}$$1 \over 3000$masa Sol. Grawitacja z Ziemią zmniejsza się proporcjonalnie, więc orbita Ziemi może średnio rozszerzać się o na miliard lat. Inne efekty grawitacyjne mogą zmienić średnią odległość Ziemi nawet o , 4 unit jednostki astronomicznej. Rozszerzenie zewnętrznych warstw Sola z powodu zmniejszonej grawitacji zwiększy jego promień o 20%, . W ten sposób Ziemia otrzyma również prawie 50% więcej mocy.$3000\ \mathrm{km}$$6 \times {10}^5\ \mathrm{km}$$3 \times {10}^5\ \mathrm{km}$

Bilans energetyczny Ziemi wr Sol daje oczekiwaną temperaturę powierzchni:

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

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\ \mathrm{°C}$$+15\ \mathrm{°C}$$8\ \mathrm{K}$$+50\ \mathrm{°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\ \mathrm{K}$$270\ \mathrm{K}$$270\ \mathrm{K}$$300\ \mathrm{K}$$100\ \mathrm{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.

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

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$50 \times 50\ \mathrm{{kly}^2}$$50 \times 100\ \mathrm{{kly}^2}$

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:

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

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).

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

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:

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

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 s ≈ 300 b I l l I O n r e a r $1/e^{1.4 / 1.1} \approx 100/400\ \mathrm{billion\ stars}$$9 \times {10}^{18}\ \mathrm{s} \approx 300\ \mathrm{billion\ years}$

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.

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.

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