Wie weit sind Galaxien im Durchschnitt voneinander entfernt? Wenn Galaxien die Größe von Erbsen hätten, wie viele wären dann in einem Kubikmeter?

Die einfache Antwort lautet, dass der durchschnittliche Galaxienabstand etwa einige Megaparsec beträgt, während die größten Galaxien etwa 0,1 Megaparsec groß sind. Der durchschnittliche Abstand liegt also irgendwo im Bereich des 10- bis 100-fachen der Größe der größten Galaxien. Die Erbsen, die ich heute zu Mittag gegessen habe, hatten (schätzungsweise - ich habe sie nicht gemessen!) einen Durchmesser von 5 mm, sodass der Abstand zwischen den Erbsen 5 - 50 cm betragen würde, oder zwischen 8 und 8.000 pro Kubikmeter.

Aber das ist eine sehr irreführende Statistik. Galaxien sind nicht gleichmäßig verteilt, sondern sind in Haufen gruppiert, die wiederum in Superhaufen gruppiert sind. Auch die Größe der Galaxien variiert enorm, wobei Zwerggalaxien etwa tausendmal kleiner sind als die größten Galaxien.

Ich widerstehe der Versuchung, meinen obigen Zahlen irgendeine Bedeutung zuzuweisen. Es gibt jedoch eine Botschaft zum Mitnehmen, dh Galaxien sind im Verhältnis zu ihrer Größe viel, viel , viel näher als Sterne. Aus diesem Grund sind Galaxienkollisionen ziemlich häufig, während Sternkollisionen selten bis zur Nichtexistenz sind.

Unter der Annahme (im Jahr 2018), dass wir etwa zwei Billionen Galaxien in einem beobachtbaren Universum mit einem Radius von 46,5 Milliarden Lichtjahren haben, können wir das durchschnittliche Volumen pro Galaxie berechnen und die Kubikwurzel dieses Volumens ziehen, um eine fehlerhafte, aber nützliche Vorstellung der durchschnittlichen Entfernung zwischen Galaxien zu erhalten :

$$\sqrt[3]{\frac{ \frac{4 \pi}{3} \ (4.65\cdot10^{10})^3}{2\cdot10^{12}}} \approx 5,949,391 \approx \text{six million light years}$$

Obwohl dies ein fiktiver Durchschnitt ist, ist es nicht die typische Entfernung zwischen den nächsten Nachbargalaxien. Es wäre so, als würde man den durchschnittlichen Abstand zwischen Sandkörnern am Strand berechnen, indem man annimmt, dass die Sandkörner gleichmäßig über die ganze Erde verteilt sind. (Haben Sie Geduld, da die Abbildung zum Vergleich nützlich sein kann.)

Vorausgesetzt$7.5 \cdot 10^{18}$Sandkörner auf einer Erde mit einem Radius von$6,378$Kilometer beträgt die Quadratwurzel der durchschnittlichen Fläche, die ein Sandkorn einnimmt:

$$\sqrt{\frac{4 \pi \ (6.378 \cdot 10^6)^2}{7.5 \cdot 10^{18}}} \approx 0.00826 \approx \text{about a centimeter}$$

... was einen Abstand von etwa einem Zentimeter zwischen Sandkörnern am Strand ergibt, was genauso irreführend ist wie die Vorstellung von sechs Millionen Lichtjahren zwischen Galaxien.

Der beste Weg, Ihre Frage zu beantworten, wäre also, sich unsere eigene Lokale Gruppe von Galaxien anzusehen. Unsere Lokale Gruppe hat zwei Hauptakteure, Andromeda (M31) und die Milchstraße, die etwa 2,5 Millionen Lichtjahre voneinander entfernt sind. Um jede dieser Galaxien herum befindet sich ein Klumpen viel kleinerer umlaufender Satellitengalaxien. Für die Milchstraße variieren unsere Satellitengalaxien (ein paar Dutzend von ihnen) in der Entfernung von unserem galaktischen Zentrum von etwa$50,000$Lichtjahre auf über eine Million Lichtjahre.

Abschließend, um Ihre Frage informell zu beantworten, könnte man sagen, dass nach unserer eigenen Nachbarschaft zu urteilen, die nächsten galaktischen Nachbarn in der Regel in der Größenordnung von etwa liegen$100,000$Lichtjahre voneinander entfernt, aber Galaxien neigen dazu, sich in Haufen zu bewegen, die zehn- bis hundertmal so weit voneinander entfernt sind.

Eine einfache Frage erfordert eine einfache Antwort! Zwischen Galaxien liegen im Durchschnitt 9.900.000 Lichtjahre.

Wie wir zu dieser Zahl kommen: Die durchschnittliche Entfernung zwischen Galaxien beträgt einige Megaparsec. Ein Megaparsec ist 1 Million Parsec und es gibt ungefähr 3,3 Lichtjahre zu einem Parsec, das heißt, es gibt im Durchschnitt, wenn wir bei drei bleiben, ein paar gleich 3.9.900.000 Lichtjahre zwischen Galaxien in einem Galaxienhaufen.

Zur Untersuchung und Visualisierung der 3D-Struktur und Verteilung von 4673 Galaxien, die weniger als 200 Mpc von der Milchstraße entfernt sind, haben wir (Douglas und ich) eine Open-Source-Websimulation mit vielen Tools zur Unterstützung der Analyse entwickelt: riteshsingh.github.io/galaxies/

Der Code ist Open Source unter der MIT-Lizenz unter github.com/RiteshSingh/galaxies .

Die zugehörige Publikation ist hier verfügbar: doi:10.1093/astrogeo/ataa061 und papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3668727 .