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?
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.
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.)
Толстяк