Предположим, у нас есть две галактики в пустом пространстве, и предположим, что галактики притягиваются. Внезапно в дело вступает тёмная энергия, и начинается ускоренное расширение пространства...
(1D силовая диаграмма. Красные прямоугольники представляют две галактики, фиолетовые эллипсы представляют темную энергию.)
Поскольку галактики тяготеют, темная энергия между ними меньше расширяет пространство, в то время как «за» галактиками, где их взаимное притяжение не так сильно перекрывается, темная энергия проявляет больший эффект. Стрелки над галактиками сравнивают векторы сил. Черные стрелки — силы гравитационного притяжения, фиолетовые стрелки — силы расширения. Глядя на сумму векторов для каждой соответствующей галактики, кажется, что галактики получают дополнительное ускорение от областей большего расширения позади них.
Если мы проиграем фильм в наших головах с такими предположениями: галактики начинают с ускорения навстречу друг другу под действием собственного взаимного гравитационного притяжения (каждая из них наблюдает синее смещение), затем в дело вступает темная энергия, и галактики ускоряются с большей энергией, чем можно учесть. ибо за счет ускорения только за счет собственного тяготения (голубое смещение наблюдается гораздо больше, чем должно быть).
Я всегда читал и слышал о галактиках с красным смещением , а не с синим (ну, во всяком случае, не так много), так что здесь что-то не так.
Вопрос: Может ли расширение Вселенной сблизить две галактики? Уравновешивается ли суммарный эффект расширения позади и между галактиками, не приводя к большему ускорению? Я все неправильно понял?
Универсальное расширение, по крайней мере, в моем понимании, является не столько силой, которая отталкивает эти галактики дальше друг от друга, сколько постоянно создает дополнительное пространство повсюду. Это включает в себя пространство между галактиками, которые приближаются друг к другу.
Это расширение затронет и свет, путешествующий из одной галактики в другую, поскольку пространство, занимаемое светом и материей , также расширяется. В результате свет «растягивается» по мере своего распространения, удлиняя свою длину волны, потому что пространство между гребнем одной волны и следующей расширяется. Поскольку этот свет продолжает двигаться с постоянной скоростью, эти гребни никогда не будут ускоряться или замедляться, чтобы «догнать» свою первоначальную длину волны, поэтому световая волна растягивается до более длинной волны с меньшей энергией, то есть смещается в красную сторону.
Свет по-прежнему будет смещаться в синий цвет из-за движения галактик навстречу друг другу, но расширение Вселенной не будет сталкивать их быстрее. Скорее, расширение Вселенной повсеместно (хе-хе) увеличит расстояние между всеми точками в пространстве, включая пространство между этими галактиками. Эта скорость расширения может не помешать этим галактикам достичь друг друга, но она всегда будет способствовать увеличению расстояния, которое они должны пройти для этого. Из-за этого расширение Вселенной всегда будет смещать свет в красную сторону, просто в большей или меньшей степени в зависимости от начального расстояния.
Для дальнейшего пояснения: тот факт, что «за» этими галактиками происходит большее расширение, не влияет на расширение пространства между этими галактиками. Это не столько сила, которая отталкивает всю материю друг от друга, сколько буквально постоянное создание большего пространства во всех точках пространства.
Теперь кажется, что в этом вопросе есть семантическая двусмысленность (или у меня может быть просто недостаточное понимание предмета - очень вероятный сценарий) в отношении идеи темной энергии как силы . Многие интерпретируют это (я думаю) как силу, отталкивающую материю от другой материи, но я так не думаю. Насколько я понимаю, это больше похоже на силу, которая отталкивает само пространство от окружающего пространства.
То есть, если бы вы каким-то образом определили две «соседние» точки в пространстве, их темная энергия оттолкнула бы их друг от друга. Это, конечно, означает, что эти воображаемые соседние точки больше не являются смежными, так как теперь между ними есть пространство. Теперь мы можем идентифицировать новые точки в пространстве между двумя ранее соседними точками (обратите внимание, что на практике две точки не могут быть соседними в этом смысле, поскольку мы всегда можем разделить пространство между ними дальше. Этот пример — просто мысль эксперимент).
Следуя этому мысленному эксперименту, мы обнаруживаем, что, вопреки интуиции, эта темная энергия остается с постоянной плотностью. То есть эти точки отталкивают окружающее пространство с той же скоростью, что и раньше, несмотря на то, что теперь они более рассредоточены, и «новые» точки между ними также теперь отталкивают окружающее их пространство с той же скоростью. . Теперь, если плотность темной энергии остается постоянной, в то время как пространство, которое она занимает, расширяется, это может означать только то, что теперь между двумя первоначальными точками темной энергии больше, чем было раньше.
Вот почему я люблю говорить, что пространство «создается», а не просто расширяется. Мне легче концептуализировать. Если рассматривать пространство как вещь, создающую темную энергию (чем бы она ни была), и эта энергия не теряет своей плотности при расширении пространства, то мне имеет смысл сказать, что теперь там больше места, чем было раньше. . Однако, если честно, я на самом деле не знаю, какая терминология в основном используется среди тех, кто регулярно изучает это, просто такой образ мышления облегчает мне концептуализацию.
Раскрытие информации: я не являюсь экспертом и даже не особо разбираюсь в этом вопросе. Если я допустил здесь ошибки, другие могут свободно предлагать исправления. Мой ответ основан на моем собственном понимании, полученном в результате моих собственных ограниченных исследований этого предмета, и я не буду притворяться, что даже начинаю понимать математику, стоящую за любым из них.
MrSpudtastic