Was passiert mit dem Leben auf der Erde, wenn die Galaxien Andromeda und Milchstraße kollidieren?

Was wird aus dem Leben auf der Erde oder den Menschen auf der Erde?

Unter der Annahme, dass zu diesem Zeitpunkt noch Menschen oder Leben auf der Erde existieren, werden sie aufgrund des fortschreitenden Todes der Sonne so viel überlebt haben, dass die Gravitationsstörungen aufgrund der galaktischen Kollision nichts sein werden.

Denken Sie daran, dass die Sonne in etwa 1-2 Milliarden Jahren so heiß und groß sein wird, dass das gesamte Wasser von der Erde in den Weltraum gekocht sein wird. In etwa 3 Milliarden Jahren wird die Erdoberfläche so heiß sein, dass Metalle schmelzen werden.

Jedes Leben, das diese Ereignisse überlebt hat und immer noch auf der Erde lebt, wird sicherlich eine galaktische Kollision problemlos überstehen.

Ich stelle mir jedoch vor, dass die meisten Menschen von der Erde geflohen sein werden – wenn nicht für entfernte Sternensysteme, dann zumindest für Planeten in unserem eigenen System, die sich genug erwärmen werden, um von Menschen bewohnt zu werden.

Wenn wir in den nächsten 4 Milliarden Jahren kurz vor einer Kollision stehen, wie lange dauert es dann, bis wir Maßnahmen für eine interstellare Reise ergreifen sollten?

So schnell wie möglich. Wenn eine interstellare Reise möglich wird, sollten wir damit beginnen, Schiffe auszusenden, um andere Planeten und Sternensysteme zu kolonisieren. Dies wird wahrscheinlich lange dauern, aber wenn wir mehr als eine Milliarde Jahre überleben wollen, ist es notwendig. Denken Sie daran, dass die Sonne und Andromeda Ereignisse sind, die wir vorhersagen können. Wir kennen und können den nächsten katastrophalen Asteroideneinschlag nicht vorhersagen, der wahrscheinlich in kürzerer Zeit als einer Milliarde Jahren stattfinden wird. Es gibt viele Gründe, den Planeten zu verlassen, wir sollten uns Sorgen um die machen, die wir nicht vorhersagen oder sehen können, nicht die, die wir vorhersagen können.

Arbeiten Wissenschaftler an solchen Projekten für interstellare Reisen?

Ja, aber in kleinen Schritten. Bemannte Missionen in den Weltraum, zum Mond und das Leben an Bord der ISS haben sehr wertvolle Informationen geliefert, die bei solchen interstellaren Missionen verwendet werden. Während wir die Grenzen unserer Fähigkeit, im Weltraum zu überleben, weiter verschieben, werden wir schließlich in der Lage sein, im Weltraum zu leben, vielleicht werden wir ganze Leben im Weltraum verbringen. Da die Triebwerkstechnologie über das einfache Heben von Menschen aus der Gravitationsquelle der Erde hinausgeht, werden wir schließlich Menschen auf lange Reisen außerhalb unseres Sonnensystems schicken.

Es ist ein sehr, sehr langer Weg, aber jeder Fortschritt bringt uns diesem endgültigen Ziel näher.

4 Milliarden Jahre ist der gleiche Zeitrahmen des Lebens, das unserer Sonne verbleibt.

Wenn wir also noch keine interstellaren Reisen erfunden haben, sind wir aufgeschmissen, mit oder ohne Andromeda.

Außerdem interagieren Sterne bei einer galaktischen Kollision nicht direkt miteinander. Was wir an den verschiedenen Sternen bemerken werden, auf denen wir uns befinden, ist, dass die Sternumlaufbahnen um das galaktische Zentrum durch die massive Gravitationsstörung verändert werden, die von der anderen Galaxie verursacht wird. Fast alle Sterne werden ihre Umlaufbahn von der Umlaufbahn um das galaktische Zentrum auf eine Umlaufbahn um den Massenmittelpunkt beider Galaxien ändern. Einige Sterne werden aus der neuen größeren Galaxie herausgeschleudert. Es ist ziemlich sicher zu glauben, dass Planeten weiterhin ihre Sterne umkreisen werden, aber nicht, dass sie keine Veränderungen in ihren Umlaufbahnen erfahren werden.

Andererseits wird es durch die Gas-zu-Gas-Wechselwirkung viele neue Druckwellen im interstellaren Medium geben, die für die Bildung von Milliarden neuer Sterne in neuen Nebeln verantwortlich sein werden.

Beachten Sie zunächst, dass sich die Durchschnittstemperatur der Erde zu dem Zeitpunkt, an dem Andromeda nahe genug ist, dass Kollisionen mit wandernden Sternen Anlass zur Sorge geben, erheblich geändert haben wird und der Planet nicht wiederzuerkennen sein wird.

Wenn Sol 8,5 Milliarden Jahre alt ist, wird es immer noch Wasserstoff für die Fusion zur Verfügung haben, aber wenn es fusioniert, zieht es sich zusammen und dehnt sich unterschiedlich aus. Die Kontraktion führt dazu, dass die Wasserstofffusion günstiger wird, sodass Sol eine 50% höhere Leistungsabgabe hat ($6 \times {10}^{26}\ \mathrm{W}$) und 3 % höhere effektive Temperatur ($6000\ \mathrm{K}$). Die Fusion führt auch dazu, dass Sol mit einer erstaunlichen Geschwindigkeit an Masse verliert (derzeit$4 \times {10}^9 \mathrm{kg/s}$); es wird freigesetzt$6 \times {10}^{43} \mathrm{J}$aus Fusion, was entspricht$7 \times {10}^{26}\ \mathrm{kg}$. Das sind aber nur etwa hundert Erdmassen an Sonnenlicht$1 \over 3000$die Masse von Sol. Die Gravitation mit der Erde nimmt proportional ab, sodass sich die Erdumlaufbahn im Durchschnitt ausdehnen könnte$3000\ \mathrm{km}$pro Milliarde Jahre. Andere Gravitationseffekte könnten die durchschnittliche Entfernung der Erde um bis zu ändern$6 \times {10}^5\ \mathrm{km}$, 4‰ einer astronomischen Einheit. Die Ausdehnung der äußeren Schichten von Sol aufgrund der verringerten Gravitation wird seinen Radius um 20 % erhöhen,$3 \times {10}^5\ \mathrm{km}$. Somit wird auch die Erde fast 50 % mehr Energie erhalten.

Die Energiebilanz der Erde bzgl. der Sonne ergibt die erwartete Oberflächentemperatur:

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

Da ist die durchschnittliche Oberflächentemperatur auf der Erde nicht$-20\ \mathrm{°C}$- es ist$+15\ \mathrm{°C}$und schon um$8\ \mathrm{K}$wärmer als in einer luftlosen Zukunft – wir können sehen, dass die Atmosphäre eine bedeutende Rolle bei der Speicherung von Wärme spielt. Unter der Annahme, dass ein steigender Kühlbedarf nicht dazu führt, dass die Atmosphäre mehr Wärme speichert, ist ein Anstieg der durchschnittlichen Oberflächentemperatur zu erwarten$+50\ \mathrm{°C}$.

Die Durchschnittstemperatur der Antarktis ist jetzt$240\ \mathrm{K}$im Winter u$270\ \mathrm{K}$im Sommer. Diese können voraussichtlich steigen$270\ \mathrm{K}$(knapp unter dem Gefrierpunkt) und$300\ \mathrm{K}$(deutlich über dem Gefrierpunkt), und dies ist ein Best-Case-Szenario. Die Antarktis wird schmelzen. Das wird die größte Komponente (60 %) des Anstiegs des Meeresspiegels erzeugen, insgesamt etwa$100\ \mathrm{m}$.

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Wenn die Erde in vier Milliarden Jahren noch bewohnt wäre, ist es äußerst unwahrscheinlich, dass die Erde von Andromeda in einen Stern fallen würde.

Der Raum ist groß. Sehr groß. Sie werden einfach nicht glauben, wie gewaltig, riesig, unglaublich groß es ist.

— Douglas Adams, Per Anhalter durch die Galaxis

Die Milchstraße hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren und enthält etwa 400 Milliarden Sterne. Andromeda ist größer und dichter; Es kann eine Billion Sterne und einen Durchmesser von 140.000 Lichtjahren haben. Er ist 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt, erscheint aber sechsmal größer als Sol.

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

Würde man die beiden Galaxien einfach überlagern, gäbe es ungefähr hundert Sterne pro Quadratlichtjahr, betrachtet aus unendlicher Entfernung entlang der Rotationsachse. Die Milchstraße ist jedoch von Andromeda aus gesehen eine 2:1-Ellipse, während wir Andromeda als 3:1-Ellipse sehen. Beide auf eine Ebene zwischen ihnen zu projizieren, senkrecht zu einer Linie zwischen ihren zentralen Schwarzen Löchern, würde einen Überlappungsbereich mit dazwischen liegenden Dimensionen ergeben$50 \times 50\ \mathrm{{kly}^2}$und$50 \times 100\ \mathrm{{kly}^2}$, mit höchstens der Hälfte der Milchstraße außerhalb. Sol ist wahrscheinlich an der Kollision beteiligt, da es etwa 27.200 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt ist.

Das bedeutet jedoch nicht, dass die Erde einem anderen Stern nahe kommen wird, dass Sol kollidieren könnte oder dass das Sonnensystem gestört wird.

Betrachtet man wahrscheinlich das Worst-Case-Szenario (die gesamte Milchstraße fällt beim ersten Durchgang durch Andromeda), gibt es eine mittlere freie Bahn für Sterne. Die tatsächliche Sterndichte der kollidierenden Galaxien beträgt:

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

wobei die Vereinigung der Volumina der beiden Galaxien ein sehr komplizierter Ausdruck wäre. Sehr grob können ihre Volumina als verbundene Kegel beschrieben werden, wobei ihre kugelförmigen Halos aus dunkler Materie (die größtenteils harmlos sind) ignoriert werden.

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

In einer Entfernung von 1,9 Lichtjahren würde Beteigeuze dem Mars sehr ähnlich sehen. Wenn wir davon ausgehen, dass die Katastrophe von einem Stern herrührt, der näher als der Durchmesser der Heliosphäre ist (etwa 200 AE), dann:

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

Im Durchschnitt kann ein Stern 110.000 Lichtjahre zurücklegen, bevor er an einem anderen vorbei streift, etwas kleiner als der Durchmesser von Andromeda. Der Anteil der Sterne aus der Milchstraße, die sich den Sternen in Andromeda nicht auf weniger als 200 AE nähern, beträgt mindestens$1/e^{1.4 / 1.1} \approx 100/400\ \mathrm{billion\ stars}$. Damit sich die Erde einem anderen Stern auf 4 AE (ein Beteigeuze-Radius) nähert, muss sie mindestens 2500-mal weiter reisen, was bei einer relativen Geschwindigkeit von 300 km/s dauern würde$9 \times {10}^{18}\ \mathrm{s} \approx 300\ \mathrm{billion\ years}$.

Direkte Kollisionen zwischen Sternen und Planeten sind aufgrund der relativ geringen Dichte von Objekten in der Milchstraße und Andromeda höchst unwahrscheinlich. Beispielsweise beträgt die Sterndichte in der Nachbarschaft der Sonne nur 0,004 Sterne pro Kubiklichtjahr.

Das Problem ist, dass Gravitationswechselwirkungen zwischen Objekten nicht gering sind. Sterne, die schließlich zu nahe an anderen Systemen vorbeiziehen, könnten die Umlaufbahnen von Planeten, Asteroiden und Kometen stören, und dies kann problematisch sein, wenn wir noch in der Nähe sind. Ich würde spekulieren, dass Planeten und andere Objekte überall herausgeschleudert werden und das System zu einer Schießbude werden könnte.

Wenn zwei Galaxien kollidieren, ist es normalerweise das Gas, das miteinander wechselwirkt. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich Sterne gegenseitig beeinflussen, ist aufgrund der großen Entfernungen zwischen den Sternen nahezu Null. Dasselbe gilt für Planeten, die aufeinander treffen.

Die Zeitskalen dieses Ereignisses sind so groß, dass es für unseren Verstand schwierig ist, diese Entfernungen (und die Zeitskalen, in denen diese Prozesse stattfinden) zu verstehen, und bis zu diesem Zeitpunkt könnten viele andere Dinge passiert sein, die die Situation unseres Sonnensystems verändern was es schwierig macht, vorherzusagen, was mit den Menschen passieren wird. Zum Beispiel könnte ein Meteoriteneinschlag wie der, der die Dinosaurier tötete, in einer Milliarde Jahren alles Leben auf der Erde töten, sodass wir nicht einmal dabei sind, zu sehen, was mit dem menschlichen Leben passiert, wenn Andromeda mit der Milchstraße interagiert.

Wenn die Sonne 10 cm breit wäre, wäre Alpha Centauri 3200 Kilometer entfernt. 1

Wenn die Sonne orange wäre, hat der Terminationsschock, die äußerste Grenze des Sonnensystems, wo die interstellaren Winde stärker sind als der Sonnenwind, einen Durchmesser von etwa 1 km. Die verschiedenen Sterne würden nicht dazu neigen, die Terminierungsschockgrenze des anderen zu stören. Sie würden nicht einmal eine gewisse Änderung der Erdtemperatur von einem anderen Stern sehen, der sich dem Sonnensystem nähert.

Wenn die dichtesten Teile unserer Galaxie 3000-mal sternenreicher sind als unsere Nachbarschaft, sprechen wir im dichtesten Szenario von einer Wolke aus Orangen, die jeweils einen Kilometer voneinander entfernt sind.

Höchstwahrscheinlich ist es die dramatische Kollision einer Wolke aus Orangen im Abstand von jeweils 3000 km, die Milchstraße insgesamt hätte einen Durchmesser von 10 Millionen Kilometern, wenn die Sonne eine Orange wäre.

Wiki sagt, dass es eine vernachlässigbare Wahrscheinlichkeit wäre, dass sogar zwei Sterne kollidieren.

Die Kollision der Galaxien ändert nichts an der Herausforderung, Leben von unserem Planeten wegzutransportieren, verglichen mit dem, was es bereits ist. Wir müssen bereits die 32000 km zu einem Dutzend naher Sterne überqueren, wenn wir Menschen 1,4 Angström groß wären ... Alpha-Zentaur wäre 3200 km zu Fuß entfernt.

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

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