(宇宙距离阶梯红移,图源:briankoberlein.com)
随着天文学的发展,更多的哈勃常数测量方法被提出,目前被广为接受的有三种测量方法,除了以上所说的宇宙距离阶梯红移法外,还有宇宙微波背景辐射测量法和引力波测量法,让科学家郁闷的是,这三种方法测量到的哈勃常数并不一致,在一个相差越10%的范围内。这三个方法得到的哈勃常数测量值分别是:宇宙距离阶梯测得:73.45±1.66km/s/Mpc,宇宙微波背景辐射测得:67.3±1.4km/s/Mpc,双中子星合并引力波测得:70.0±12km/s/Mpc。(单位里的km是千米,s是秒,Mpc是百万秒差距≈3.26百万光年)
(三种哈勃常数测量法,图源:LIGO)
宇宙正在膨胀,为何星系依然会相向而行甚至碰撞?前面的三个哈勃常数测量值虽然不一致,但至少在一个大致的范围内,可以看出这个宇宙的膨胀率并不高。取测量到的平均值约为70公里/秒/326万光年,即每326万光年距离上每秒膨胀70公里。
因此我们可以来回答这个问题:宇宙正在膨胀,为何星系依然会相向而行?因为:宇宙膨胀得太慢了。
由于万有引力的缘故,宇宙中的星系之间本来就有相互作用,它们由于自身巨大的质量会彼此产生引力相互作用从而吸引对方,在一个双星系系统下,它们一般会互相绕转,当轨道存在偏心率时,会时而靠近时而远离,一个最好的例子就是彗星公转,它就是时而靠近太阳,随即又重新远离太阳。
(星系间的引力相互作用,图源:哈勃)
当距离较近的星系在互相绕转过程中,轨道越过了远心点(即偏心轨道中远离旋转中心的点,反之亦然),就会向近心点靠近,这个过程中,两个星系就表现为互相靠近,即题目所说的相向而行。
实际上在宇宙中并非仅有两个星系,因此星系间的运动是相对复杂的,在某些情况下,甚至会发生星系碰撞的事件,哈勃太空望远镜就拍到过很多这样的星系碰撞照片,根据天文观测,我们所在的银河系与250万光年外的仙女星系在约38亿年后也会发生碰撞。
(星系碰撞,图源:哈勃)
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