Что произойдет с жизнью на Земле, когда галактики Андромеды и Млечный Путь столкнутся?

Что будет с жизнью на земле или людьми на земле?

Если предположить, что люди, или жизнь, все еще существовали на Земле в то время, то они настолько выжили из-за продолжающейся смерти Солнца, что гравитационные возмущения из-за галактического столкновения ничего не значат.

Имейте в виду, что примерно через 1-2 миллиарда лет Солнце будет настолько горячим и большим, что вся вода с Земли испарится в космос. Примерно через 3 миллиарда лет поверхность Земли будет настолько горячей, что металлы начнут плавиться.

Любая жизнь, которая пережила эти события и до сих пор живет на Земле, наверняка переживет галактическое столкновение спокойно.

Я предполагаю, однако, что большинство людей покинет Землю — если не на далекие звездные системы, то, по крайней мере, на планеты в нашей собственной системе, которые будут достаточно нагреваться для проживания людей.

Если мы собираемся столкнуться в ближайшие 4 миллиарда лет, то через какое время мы должны предпринять действия для межзвездного путешествия?

Так скоро, как возможно. Когда межзвездное путешествие станет возможным, мы должны начать отправлять корабли для колонизации других планет и звездных систем. Это, вероятно, займет много времени, но если мы хотим прожить более миллиарда лет, это необходимо. Имейте в виду, что Солнце и Андромеда — это события, которые мы можем предсказать. Мы не знаем и не можем предсказать следующий катастрофический удар астероида, который, вероятно, произойдет через более короткое время, чем через миллиард лет. Есть много причин покинуть планету, нас должны беспокоить те, которые мы не можем предсказать или увидеть, а не те, которые мы можем предсказать.

Работают ли ученые над такими проектами межзвездных путешествий?

Да, но маленькими шагами. Пилотируемые полеты в космос, на Луну и проживание на борту МКС предоставили очень ценную информацию, которая будет использоваться в таких межзвездных миссиях. По мере того, как мы продолжаем раздвигать границы нашей способности выживать в космосе, мы в конечном итоге сможем жить в космосе, возможно, целые жизни будут проведены в космосе. По мере того, как технология двигателей выходит за рамки простого подъема людей из гравитационного колодца Земли, мы в конечном итоге будем отправлять людей в дальние путешествия за пределы нашей Солнечной системы.

Это очень, очень далеко, но каждое продвижение приближает нас к конечной цели.

4 миллиарда лет — это тот же срок жизни, оставшийся до нашего Солнца.

Так что, если мы еще не изобрели межзвездные путешествия, нам конец, с Андромедой или без нее.

Кроме того, звезды не взаимодействуют напрямую друг с другом при галактическом столкновении. Что мы заметим из нескольких звезд, на которых мы находимся, так это то, что орбиты звезд вокруг галактического центра будут изменены массивным гравитационным возмущением, создаваемым другой галактикой. Почти все звезды изменят свои орбиты с обращения вокруг галактического центра на обращение вокруг центра масс обеих галактик. Некоторые звезды будут выброшены из новой большой галактики. Вполне безопасно думать, что планеты будут продолжать вращаться вокруг своих звезд, но не то, чтобы их орбиты не изменились.

С другой стороны, от взаимодействия газа с газом возникнет множество новых волн давления в межзвездной среде, что приведет к образованию миллиардов новых звезд в новых туманностях.

Во-первых, обратите внимание, что к тому времени, когда Андромеда окажется достаточно близко, чтобы столкновения с блуждающими звездами стали проблемой, средняя температура Земли значительно изменится, и планета станет неузнаваемой.

Когда Солнцу будет 8,5 миллиардов лет, у него все еще будет водород, доступный для синтеза, но по мере слияния он сжимается и расширяется по-разному. Сжатие приводит к тому, что синтез водорода становится более благоприятным, так что выходная мощность Солнца увеличивается на 50% ($6 \times {10}^{26}\ \mathrm{W}$) и на 3% выше эффективная температура ($6000\ \mathrm{K}$). Синтез также заставляет Солнце терять массу с огромной скоростью (в настоящее время$4 \times {10}^9 \mathrm{kg/s}$); он выпустит$6 \times {10}^{43} \mathrm{J}$от слияния, что соответствует$7 \times {10}^{26}\ \mathrm{kg}$. Это примерно сто земных масс солнечного света, но только$1 \over 3000$масса Солнца. Гравитация с Землей уменьшается пропорционально, поэтому орбита Земли может в среднем расширяться.$3000\ \mathrm{km}$за миллиард лет. Другие гравитационные эффекты могут изменить среднее расстояние до Земли на целых$6 \times {10}^5\ \mathrm{km}$, 4‰ астрономической единицы. Расширение внешних слоев Солнца из-за снижения гравитации увеличит его радиус на 20%,$3 \times {10}^5\ \mathrm{km}$. Таким образом, Земля также получит почти на 50% больше энергии.

Энергетический баланс Земли относительно Солнца дает ожидаемую температуру поверхности:

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

Поскольку средняя температура поверхности Земли не$-20\ \mathrm{°C}$- это$+15\ \mathrm{°C}$и уже вокруг$8\ \mathrm{K}$теплее, чем в безвоздушном будущем — мы видим, что атмосфера играет значительную роль в сохранении тепла. Предполагая, что растущие потребности в охлаждении не приводят к тому, что атмосфера удерживает больше тепла, можно ожидать, что средняя температура поверхности повысится до$+50\ \mathrm{°C}$.

Средняя температура Антарктиды сейчас$240\ \mathrm{K}$зимой и$270\ \mathrm{K}$летом. Можно ожидать, что они вырастут до$270\ \mathrm{K}$(чуть ниже точки замерзания) и$300\ \mathrm{K}$(намного выше точки замерзания) соответственно, и это в лучшем случае. Антарктида растает. Это вызовет наибольшую составляющую (60%) повышения уровня моря, всего около$100\ \mathrm{m}$.

---

Если бы Земля все еще была обитаема через четыре миллиарда лет, крайне маловероятно, что Земля упала бы на звезду с Андромеды.

Космос большой. Действительно большой. Вы просто не поверите, насколько он огромен, огромен, умопомрачительно велик.

- Дуглас Адамс, Автостопом по Галактике.

Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет и содержит около 400 миллиардов звезд. Андромеда больше и плотнее; у него может быть один триллион звезд и диаметр 140 000 световых лет. Она находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет, но кажется в шесть раз больше Солнца.

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

Если бы две галактики были просто наложены друг на друга, на квадратный световой год приходилось бы около сотни звезд, если смотреть с бесконечно далекого расстояния вдоль оси вращения. Однако Млечный Путь представляет собой эллипс 2:1, как видно из Андромеды, в то время как мы видим Андромеду как эллипс 3:1. Проецирование обоих на плоскость между ними, перпендикулярную линии между их центральными черными дырами, дало бы область перекрытия с размерами между$50 \times 50\ \mathrm{{kly}^2}$и$50 \times 100\ \mathrm{{kly}^2}$, за пределами которого находится не более половины Млечного Пути. Солнце, вероятно, участвовало в столкновении, так как оно находится примерно в 27 200 световых годах от галактического центра.

Однако это не означает, что Земля приблизится к другой звезде, что Солнце может столкнуться или что Солнечная система будет разрушена.

Учитывая вероятностный сценарий наихудшего случая (весь Млечный Путь проходит через Андромеду при первом прохождении), для звезд существует средний свободный путь. Фактическая звездная плотность сталкивающихся галактик составляет:

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

где объединение объемов двух галактик было бы очень сложным выражением. Очень грубо их объемы можно описать как соединенные конусы, игнорируя их сфероидальные ореолы темной материи (которые в основном безвредны).

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

На расстоянии 1,9 световых года Бетельгейзе будет очень похожа на Марс. Если мы предположим, что катастрофа вызвана звездой, находящейся ближе диаметра гелиосферы (около 200 а.е.), то:

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

В среднем звезда может пройти 110 тысяч световых лет, прежде чем пролетит мимо другой, что чуть меньше диаметра Андромеды. Доля звезд Млечного Пути, не сближающихся в пределах 200 а.е. со звездами Андромеды, составляет не менее$1/e^{1.4 / 1.1} \approx 100/400\ \mathrm{billion\ stars}$. Чтобы Земля приблизилась к другой звезде на расстояние 4 а.$9 \times {10}^{18}\ \mathrm{s} \approx 300\ \mathrm{billion\ years}$.

Прямые столкновения между звездами и планетами маловероятны из-за относительно низкой плотности объектов в Млечном Пути и Андромеде. Например, звездная плотность в окрестностях Солнца составляет всего 0,004 звезды на кубический световой год.

Проблема в том, что гравитационное взаимодействие между объектами не является низким. Звезды, которые в конечном итоге проходят слишком близко к другим системам, могут нарушить орбиты планет, астероидов и комет, и это может быть проблемой, если мы все еще живы. Я бы предположил, что планеты и другие объекты будут разбросаны повсюду, и система может превратиться в тир.

Обычно при столкновении двух галактик именно газ взаимодействует друг с другом. Вероятность столкновения звезд друг с другом практически равна нулю из-за огромных расстояний между звездами. То же самое касается планет, сталкивающихся друг с другом.

Временные масштабы этого события настолько велики, что нашему разуму трудно понять эти расстояния (и временные масштабы, в которых происходят эти процессы), и к тому времени могло произойти много других вещей, которые изменят ситуацию в нашей Солнечной системе. затрудняет прогнозирование того, что произойдет с людьми. Например, удар метеорита, подобный тому, что убил динозавров, может убить всю жизнь на Земле через миллиард лет, так что мы даже не сможем увидеть, что произойдет с человеческой жизнью, когда Андромеда взаимодействует с Млечным Путем.

Если бы Солнце было шириной 10 см, Альфа Центавра была бы на расстоянии 3200 километров. 1

Если бы Солнце было оранжевого цвета, конечная ударная волна, крайняя граница Солнечной системы, где межзвездные ветры более последовательны, чем солнечный ветер, имеет диаметр около 1 км. Различные звезды не будут иметь тенденцию мешать границе ударной волны завершения друг друга. вы даже не увидите ни малейшего изменения температуры Земли от другой звезды, проходящей рядом с Солнечной системой.

Если самые плотные части нашей галактики в 3000 раз плотнее звезд, чем наши окрестности, то речь идет об облаке апельсинов, каждое из которых отделено километром, в самом плотном сценарии.

Скорее всего, это драматическое столкновение облака апельсинов, разделенных расстоянием 3000 км, Млечный Путь в общей сложности был бы 10 миллионов километров в поперечнике, если бы Солнце было апельсином.

Wiki говорит, что вероятность столкновения даже двух звезд ничтожно мала.

Столкновение галактик не меняет задачи переноса жизни с нашей планеты по сравнению с тем, что уже есть. нам уже нужно пересечь 32000 км до дюжины ближайших звезд, если бы мы, люди, имели рост 1,4 ангстрема ... альфа-кентавр был бы на расстоянии 3200 км пешком.

https://en.wikipedia.org/wiki/Андромеда%E2%80%93Milky_Way_collision#Stellar_collisions

1- http://www.wolframalpha.com/input/i=%281mm%2Fearth+diameter+%29+*alpha+centauri+distance