¿Cuándo chocará nuestra galaxia con la galaxia de Andrómeda?

Le mostraré cómo encontrar el tiempo de caída en una órbita de tal manera que pueda comenzar en cualquier punto durante la caída y terminar en cualquier otro punto, antes del contacto entre las dos masas que caen.

Dos cuerpos que tienen una masa total M están inicialmente en reposo, separados por una distancia d, en el vacío, y aislados de todas las fuerzas, excepto su atracción gravitacional mutua. Encuentre el tiempo transcurrido desde el momento en que la separación es d / 2 hasta el momento en que la separación es d / 3.

Comenzamos con la ecuación Vis Viva, resuelta para la velocidad en órbita.

v = √ [GM (2 / r – 1 / a)]

Como la apoapsis de una órbita de inmersión es dos veces su semieje mayor,

a = d / 2

Dado que las masas están inicialmente en reposo mutuo, todo movimiento futuro será radial (es decir, nunca hay ningún componente transversal a la velocidad), derivamos una ecuación diferencial ordinaria, no lineal, con variables separables:

∂t = ∂r / √ [2GM (1 / r – 1 / d)]

dónde

G = 6.67408e-11 m³ kg⁻¹ sec⁻²
M = la suma de las dos masas
d = r₀ = la separación inicial (cuando las masas están en reposo mutuo, en t = t₀)
r = la separación actual

El símbolo del operador diferencial es ∂ porque una de las cantidades en la ecuación está representada por la letra d.

t − t₀ = √ [d / (2GM)] ∫ ∂r / √ (d / r − 1)
u = √ (d / r − 1)
∂u / ∂r = −½ dr⁻² / √ (d / r − 1)
r = d / (u² + 1)
∂r = ​​(−2d) u [∂u / (u² + 1) ²]

t − t₀ = −2d √ [d / (2GM)] ∫ ∂u / (u² + 1) ²
t − t₀ = −2d √ [d / (2GM)] {½ ∫ [∂u / (u² + 1)] + ½ u / (u² + 1)}
t − t₀ = −d √ [d / (2GM)] {u / (u² + 1) + ∫ ∂u / (u² + 1)}
∫ ∂u / (u² + 1) = arctan u
t − t₀ = −d √ [d / (2GM)] {u / (u² + 1) + arctan u}
t − t₀ = −d √ [d / (2GM)] {√ (d / r − 1) / [(d / r − 1) +1] + arctan √ (d / r − 1)}
t − t₀ = −√ [d / (2GM)] {√ (rd − r²) + d arctan √ (d / r − 1)}

El signo menos indica que la distancia disminuye con el tiempo, por lo que simplemente cambiamos los límites de la integral que acabo de resolver, eliminando el signo menos, y

t − t₀ = √ [d / (2GM)] {√ (rd − r²) + d arctan √ (d / r − 1)}

Como comentario, observe que

Si r «d entonces
t ≈ π √ [d³ / (8GM)]

Cuando r = d / 2,

t₁ − t₀ = √ [d / (2GM)] {√ (d² / 2 − d² / 4) + d arctan √ (2d / d − 1)}
t₁ − t₀ = √ [d / (2GM)] {d / 2 + πd / 4}
t₁ − t₀ = {1/2 + π / 4} √ [d³ / (2GM)]

Cuando r = d / 3,

t₂ − t₀ = √ [d / (2GM)] {√ (d² / 3 − d² / 9) + d arctan √ (3d / d − 1)}
t₂ − t₀ = √ [d / (2GM)] {√ (2d² / 9) + d arctan √2}
t₂ − t₀ = {√ (2) / 3 + arctan (√2)} √ [d³ / (2GM)]

Restando los tiempos,

t₂ − t₁ = (t₂ − t₀) – (t₁ − t₀)

Entonces la respuesta es

t₂ − t₁ = {√ (2) / 3 + arctan (√2) – 1/2 – π / 4} √ [d³ / (2GM)]
t₂ − t₁ = 0.1413229755181 √ [d³ / (2GM)]

Su calculadora debe, por supuesto, estar en modo radianes para obtener la respuesta correcta.

La ecuación que deduje (en negrita) es útil para predecir el tiempo de colapso de una nube protoestelar, el tiempo para que dos galaxias caigan juntas (por ejemplo, la Vía Láctea y Andrómeda), e incluso se puede usar para encontrar el Es hora de que una pelota toque el suelo después de que se deja caer desde lo alto de una torre alta en un planeta sin aire.

Si observa dos masas que ya se mueven juntas y puede medir sus masas y velocidades radiales, puede usar la ecuación de Vis Viva de manera preliminar, para encontrar la distancia a la que se habrían descansado mutuamente y luego asignar esa distancia al variable d.

Cuando haces esto para el problema de la Vía Láctea y Andrómeda, descubres que d debe haber sido tan grande que el tiempo para que estas dos galaxias caigan, desde esa distancia hasta donde están ahora, excede la edad actual del universo. En otras palabras, la separación de las galaxias nunca fue tan grande como d, y nunca hubo un momento en que su separación no se cerrara.

Datos.

M₁ = 1.59084e42 kilogramos (masa estimada para la Vía Láctea)
M₂ = 2.98283e42 kilogramos (masa estimada para la galaxia de Andrómeda)
M = M₁ + M₂
r₁ = 2.40303e22 metros (observado desde el criterio de medida variable de Cepheid)
v₁ = −110000 m / s (observado a partir de cambios doppler espectroscópicos)

De la ecuación de Vis Viva,

d = r₀ = 2a = 2 / [2 / r₁ – v₁² / GM] = 4.58833e22 metros

Insistimos en que el final de la caída sea el contacto. Hay una suposición implícita de que ambas galaxias son masas compactas; no es una buena suposición, pero el error no será grande en términos de porcentaje.

r₂ = 0

Por lo tanto,

t₁ − t₀ = 5.01636e17 segundos = 15.8959 mil millones de años
t₂ − t₀ = 6.24826e17 segundos = 19.7995 mil millones de años
t₂ − t₁ = 1.2319e17 segundos = 3.9036 billones de años

La Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda tendrán su primera colisión en unos 3.900 millones de años.

Se pronostica que la colisión Andrómeda-Vía Láctea ocurrirá en unos 4 mil millones de años.

El sistema solar no se verá completamente afectado durante esta colisión. Lo más probable es que la gravedad empuje al sol a una nueva órbita, arrastrando a la Tierra y a los otros planetas con ella. Pero a pesar de que la Vía Láctea y Andrómeda tienen cada una 100 mil millones de estrellas, es poco probable que muchas se encuentren.

También hay fricción entre el gas en las galaxias en colisión, lo que provoca ondas de choque que pueden desencadenar cierta formación de estrellas en las galaxias. Estos procesos pueden afectar radicalmente las galaxias. Por ejemplo, dos galaxias espirales pueden fusionarse para formar una galaxia elíptica.

Se estima que la colisión tendrá lugar en 4 mil millones de años. Será una vista maravillosa de ver. Pero no de la tierra. Puede que no haya Tierra, al menos no hay humanos en ella (curso: – sol). Sin embargo, no habrá ninguna colisión de estrella a estrella debido al gran vacío en ambas galaxias.

Aquí hay una simulación del magnífico evento 🙂

Un poco de ambos como resulta. Soy el macrocosmos, será extremadamente violento, con los sistemas solares lanzados en direcciones infinitas. Un microcosmos, los impactos del sistema solar serán casi imperceptibles. Habrá tan pocas colisiones de sistemas estelares que los sistemas estelares serán muy seguros. La macro violencia vendrá con la cercanía de cada agujero negro entre sí y tragando sistemas estelares en sus caminos. Mucho dependerá de cuán cerca estarán los enfoques iniciales.

Una concepción de la NASA de la colisión utilizando imágenes generadas por computadora.

La colisión Andrómeda-Vía Láctea es una colisión galáctica que se prevé que ocurra en unos 4 mil millones de años.

En primer lugar, será muy gradual. En comparación con la escala del espacio interestelar, las velocidades a las que se mueven las galaxias y las estrellas son más lentas que las glaciales. Además, las galaxias son espacios casi completamente vacíos. Las estrellas ni siquiera se tocarán, excepto por la posibilidad más remota, ya que las galaxias se combinan. Simplemente cambiarán sus órbitas a medida que caigan bajo la influencia de otro núcleo galáctico. Nuestra galaxia será absorbida suave, lenta e inexorablemente. Las personas que viven en un planeta como el nuestro apenas se darán cuenta de que está sucediendo.

En 4 mil millones de años.

Entonces, Andrómeda y la Vía Láctea se están acercando entre sí a una velocidad de 130 km / h.

Están separados por 2.5 millones de años luz.

Entonces, cuando eso suceda, el Sol seguirá brillando.

La Andrómeda, que se acerca a la Vía Láctea a una velocidad de unos 110 km / s, tardará alrededor de 4 mil millones de años en llegar a la colisión más esperada. Pero los astrónomos solo podían medir la velocidad de Andrómeda a lo largo de la línea de visión de la Tierra. Por lo tanto, nadie puede estar seguro de si se trata de una mega fusión o una falta cercana. La Tierra tardó casi 4.543 mil millones de años en llegar a su estado actual de una pila de polvo cosmológico, por lo que 4 mil millones de años es una cantidad de tiempo colosal, muchas cosas pueden cambiar de manera auspiciosa u ominosa. Evidentemente, esto es demasiado pronto para preocuparse por esta mega fusión.

Totalmente tranquilo … perdemos la perspectiva de las distancias cuando miramos una galaxia desde la tierra … las distancias entre las estrellas son miles de años luz … por lo tanto, es cierto, dos galaxias eventualmente colisionarán … pero no las estrellas mismas … el espacio entre ellas es tan grande no estrella chocará con otra. Habrá consecuencias, por supuesto, pero generalmente serán consecuencias de sus interacciones de gravedad que cambiarán las órbitas.

Alrededor de 5 mil millones de años, más o menos mil millones.

Depende de lo que quiera decir con “colisión”, la fusión será un proceso largo y prolongado que tomará probablemente alrededor de mil millones de años o más en total.

Será tranquilo para la mayor parte de la galaxia. Pasará desapercibido. La distancia entre las estrellas es tan grande que la fusión no causará ninguna colisión violenta en toda la galaxia.

Por ejemplo, la distancia entre el sol y la estrella más cercana, Proxima Centauri, es de 4.2 años luz. Si coloca esta distancia en otra escala como el sol es del tamaño de un grano de arena, entonces Proxima Centauri es y el sol está a 24 km de distancia en tal escala. La mayoría de las estrellas están espaciadas en una distancia tan grande.

Sin embargo, si los agujeros negros en el centro de ambas galaxias se fusionan, será un evento espectacular y violento.

Se espera que la fusión de la galaxia Vía Láctea y Andrómeda se produzca dentro de los próximos 4 a 5 mil millones de años .

Espero que esto ayude

La Vía Láctea está colisionando con otra galaxia en este momento. ¿Has notado? Ahí está tu respuesta.

Se espera que la vía láctea y la andrómeda choquen en otros 4 mil millones de años. Esta será la colisión entre las dos galaxias más grandes en el supergrupo de galaxias virgo.

Se ha calculado que sucederá en aproximadamente 4 mil millones de años.

Por lo tanto, es seguro decir que ni usted, ni yo ni la raza humana (como la conocemos) estarán presentes para preocuparse por eso.

Andromeda está a más de 2,500,000 años luz de distancia. No nos preocupamos ya que los humanos como especie pueden extinguirse para entonces.

Lo que significa años luz es la distancia recorrida por un rayo de luz en un año entero a aproximadamente 300,000 km / s.

Sería relativo. los humanos que viven en la Tierra, si todavía está aquí, probablemente no sentirán los efectos durante billones de años, y cuando suceda, es posible que ni siquiera nos demos cuenta. Pero, a escala galáctica, las implicaciones serían … ejem … astronómicas.

Alrededor de 4 mil millones