Какова на самом деле «скорость» Андромеды вдали от нас в км/ч: космологически?

Андромеда находится на расстоянии около 2,5 миллионов световых лет.

На самом деле, с какой «скоростью» (в км/ч) два объекта разделяются космологически — я имею в виду строго из-за «расширения Вселенной» , — если они находятся на расстоянии 2,5 миллиона световых лет друг от друга?

Я понимаю, что локальное «обычное» или «своеобразное» движение полностью перекрывает этот эффект. Если я не ошибаюсь, "местное" "обычное" движение Андромеды по нашей галактике составляет около 400 000 км/ч по направлению к нам.

Неужели «скорость» из-за «расширения вселенной» значительно меньше этой?


Я предположил, что расширение Вселенной (или «метрики пространства-времени») происходит везде: хорошо известно, что оно затрагивает только «самые большие структуры», но я все же предполагал, что расширение одинаково в моей комнате, моей галактике, мой космологический регион. Может быть, это предположение совершенно неверно?

Кстати, я нашел это несколько похожее на QA astronomy.stackexchange.com/a/1672/13071 .

Ответы (2)

Скорость расширения, измеряемая в обычных единицах (км/с)/мегапарсек, неизвестна с большой точностью. Недавние измерения включают 67,6 (SDSS-III), 73 (HST), 67,8 (планка), 69,3 (WMAP) [ wikipedia ]

Галактика Андромеды находится на расстоянии 0,78 Мпк от нас, поэтому, принимая постоянную Хаббла равной примерно 70, мы получаем удаление около 55 км/с. Это не очень большая скорость: сравните с орбитальной скоростью Солнца вокруг галактики более 200 км/с или со скоростью убегания галактики (более 500 км/с).

Как вы заметили, это в значительной степени перекрывается собственным относительным движением наших галактик. Его синее смещение указывает на то, что Андромеда приближается к нам со скоростью более 100 км/с. Для галактик вне Местной группы преобладает хаббловский поток.

Теперь значение 55 км/с предполагает, что пространство гладкое и однородное. Это приблизительно верно в масштабе Вселенной, но неверно в масштабе скопления галактик, где локальные гравитационные эффекты доминируют над искривлением пространства-времени. Общее расширение пространства-времени очень мало влияет на движение галактик в местной группе, как обсуждается в статье Иорио о движении гравитационно связанной двойной системы.

Вау! Большое спасибо за оперативный ответ - который очень понятен, спасибо - так что ответ 200 000 км/ч. Это потрясающе, совершенно невероятно. Я думал, что это будет какая-то крохотная цифра вроде «десять км/ч». Итак, Андромеда «на самом деле» движется к нам со скоростью 600 000 км/ч, метрическое расширение пространства составляет 200 000 км/ч, в результате чего к нам приближается 400 000 км/ч. Фантастический, удивительный, удивительный.
И снова я поражен, узнав, что этот хаббловский поток, если хотите, между нами и Андромедой имеет тот же порядок величины, что и наше локальное колебательное движение: я думал, Джеймс, что ответ будет, может быть, на девять или десять порядков меньше , чем Это. Удивительный!
@JoeBlow Вы неправильно поняли. Расширение пространства почти не влияет на разделение Млечного Пути и М31. Кажущаяся скорость не является векторной суммой двух эффектов. Уравнение Фридмана, которое приводит к закону Хаббла, предполагает, что плотность Вселенной гладкая и однородная. Это не в небольших масштабах, как местная группа.
@JoeBlow, повторяя Роба Джеффриса, когда Джеймс К. говорит, что Андромеда движется к нам со скоростью 100 км / с, он имеет в виду, что это фактическая измеренная скорость приближающейся к нам Андромеды. Вы не должны добавлять расширение вселенной, чтобы получить «реальное» значение; 100 км/с - это "реальное" значение.
@Joshua: спасибо, хм, а как насчет этого: Андромеда (на самом деле) движется к нам со скоростью 400 000 км / ч (в нынешнюю эпоху). Однако если бы хаббловского потока не было (только сейчас), он двигался бы к нам со скоростью 600 000 км/ч. Это верно?
@RobJeffries спасибо; «Это не в небольших масштабах, как местная группа» . Хм, значит ли это: (A) пространство на самом деле просто не расширяется в районе Галактики-Андромеды; или (B) пространство расширяется везде одинаково, но это расширение просто не влияет на такие маленькие объекты, как Галактика-Андромеда. Кажется, это совершенно разные понятия.
@JoeBlow Вы знаете, я на самом деле не знаю, какую долю скорости можно отнести к расширению, но она должна быть намного меньше, чем предполагает простое применение закона Хаббла. Так что это в основном ваш вариант (А).
Понятно; Благодарю. это сложный вопрос. (Слишком сложно для меня! :) )
Я до сих пор совершенно поражен, узнав, что «общая, общая» мера хаббловского потока для Вселенной, если записать ее для небольшого доступного расстояния (в данном случае до Андромеды), невероятно высока. (Действительно, это тот же самый размер с разницей в два, что и локальное подпрыгивающее движение, что меня удивляет/поражает.)
@JoeBlow Просто взглянув на эту статью: похоже, все согласны с тем, что гравитационно связанная система из двух тел вообще не испытывает никакого эффекта расширения (в ОТО). arxiv.org/pdf/1208.1523v4.pdf Так что дело не в том, что эффект «заболочен»; его вообще нет.
@RobJeffries Я попытался включить вашу информацию в ответ.
Достаточно справедливо, еще раз спасибо. Кажется, что в достаточно больших масштабах (скажем, «галактические скопления») объекты не связаны друг с другом гравитационно, и тогда они испытывают «хаббловский поток». Это сложный вопрос.
Статья Иорио неверна. Я только что написал еще один ответ об этом. (Правильно говорит, что порядка нет- ЧАС эффект, но по неправильной причине. Он говорит, что есть приказ- ЧАС 2 Эффект, которого нет.)

Андромеда движется к нам. Это не своеобразное движение, наложенное на космологическую рецессию; это просто обычное относительное движение.

Геометрия FLRW не является фоном расширяющегося пространства, по которому движется материя. Это именно то, что вы получаете, когда склеиваете кучу патчей Шварцшильда, представляющих отдельные движущиеся объекты. Если вы увеличите масштаб, вы увидите массы, движущиеся мимо друг друга, вращающиеся вокруг друг друга и иногда сталкивающиеся. Если вы уменьшите масштаб, вы увидите неровный пространственно-временной коллектор примерно по форме напоминающий коллектор FLRW. Чем дальше вы уменьшаете масштаб, тем меньше выглядят неровности.

Вы можете смоделировать эволюцию Вселенной в крупном масштабе как многообразие FLRW, или вы можете смоделировать ее в меньшем масштабе как отдельные гравитирующие глыбы, но если вы сделаете и то, и другое и сложите результаты, вы получите бессмыслицу (или, в крайнем случае, лучший, дважды правильный ответ). На удивление много опубликованных статей, в которых это делается, и статья Иорио, упомянутая в ответе Джеймса К., является одной из них. Иорио рассматривает «локализованную гравитационно связанную двойную систему, погруженную в расширяющуюся систему Фридмана-Лемэтра-Робертсона-Уокера», или, другими словами, систему слипшегося вещества, погруженного в то же самое вещество, но не слипшегося. Неслипшейся материи здесь нет, поэтому ни один из рассмотренных в статье эффектов не существует.

См. этот более длинный ответ , в котором обсуждается другая статья, в которой совершается та же ошибка.

(Если вам интересно, как обычное относительное движение может привести к сверхсветовому расширению в больших масштабах, посмотрите этот ответ на вопрос «Может ли пространство расширяться с неограниченной скоростью?». Краткая версия состоит в том, что сверхсветовые скорости удаления возможны даже в специальной теории относительности, если вы используете космологическое определение скорости разбегания.)

Мне потребуется немало времени, чтобы действительно понять это и последствия!
На данный момент это звучит так, как будто «расширение вселенной» совершенно не определено, и нет окончательного согласия или понимания того, что это такое или даже что оно означает. (Возможно, как различные «интерпретации» квантовой физики.)
@Fattie Это не совсем неопределенно. Это описание формы пространственно-временного многообразия в большом масштабе. Это статистика, как и температура, поэтому в ней есть небольшая нечеткость, но она по-прежнему четко определена с высокой точностью. Это не похоже на квантовые интерпретации, которые, если они действительно просто интерпретации, делают те же предсказания, что и стандартная КМ для каждого эксперимента. В статье Иорио говорится, что существует определенная сила, которой не существует согласно стандартной космологической модели. Это просто ошибка, а не альтернативная модель.
Кажется, трудно получить прямой ответ на такие вопросы, как «расширяется ли «само пространство» или что-то расширяется в фоновом «пространстве»»? Кажется, действительно существуют различные «интерпретации» проблем на философском уровне. Бьюсь об заклад, вы могли бы дать лучшие ответы, например, на эти вопросы! :) физика.stackexchange.com/q/235654/10319