Jika Alam Semesta mengembang, bagaimana galaksi bisa bertabrakan?

Kita mungkin berpikir bahwa galaksi tidak akan pernah bisa menemukan dirinya di kosmos yang kita tinggalkan, namun faktanya gravitasi terkadang mampu mengatasi perluasan alam semesta itu sendiri.

Pertanyaan berulang yang ditanyakan astronom Phil Anyaman menyangkut kosmologi, sebuah topik yang sangat membingungkan: jika alam semesta mengembang, bagaimana galaksi bisa bertabrakan? Bukankah seharusnya mereka saling menjauh dan bukannya mendekat?

Faktanya, ada dua alasan mengapa galaksi mungkin bertabrakan dalam kosmos yang mengembang, jelas Plait dalam sebuah artikel di Amerika Ilmiah.

Salah satu alasannya adalah perluasan saja mendominasi dalam skala yang sangat besar; dan yang lainnya adalah perluasan bersaing dengan gravitasi.

Pertama-tama: alam semesta sebenarnya mengembang, meskipun perluasan ini mungkin saja terjadi menjadi melambat. Kita telah mengetahui hal ini selama lebih dari satu abad, baru-baru ini dikonfirmasi rambut Hubbledan itu adalah berdasarkan kosmologi modern.

Ide ini disebut Model Dentuman Besarya, diz Anyaman, Itu nama yang disayangkankarena membangkitkan gambaran kosmos yang mengembang seperti ledakan, dengan galaksi-galaksi yang terbang menjauh satu sama lain melalui ruang angkasa seperti pecahan peluru.

Namun kenyataannya Ruang itu sendirilah yang meluasdan ini berbeda. Bukan karena galaksi-galaksi bergerak melintasi ruang angkasa; adalah perluasan ruang yang menyeret mereka bersamanya.

Ini punya banyak implikasi yang sangat aneh. Salah satunya adalah semakin jauhnya sebuah galaksi dari kita, semakin cepat ia bergerak menjauh.

Bayangkan sebuah penggaris satu meter terbuat dari bahan yang sangat fleksibel. Kedua ujungnya tentu saja berjarak satu meter. Di tengah kita bisa menandai dua titik yang berjarak satu sentimeter.

Sekarang mari kita ambil setiap ujung penggaris imajiner ini dan regangkan sehingga menjadi penggaris tinggal dengan dua meter panjangnya. Kita bisa meminta bantuan teman khayalan, canda Plait.

Jadi, kedua ujung penggaris pindah satu meter jauhnyapindah, katakanlah, ke satu meter per detik. Tapi tanda yang kita buat sebelumnya, yang berjarak satu inci jauhnya, sekarang berjarak dua sentimeterkarena seluruh penguasa telah meregang.

Artinya kedua titik tersebut saling menjauh dengan kecepatan hanya satu sentimeter per detikjauh lebih lambat dibandingkan ekstremitas. Dengan kata lain, semakin jauh mereka berada dua poin dalam skala yang meluas, semakin cepat mereka menjauh satu sama lain.

Inilah Alam Semesta, dijelaskan secara sederhana. Kita melihat galaksi-galaksi yang lebih jauh bergerak menjauhi kita dengan lebih cepat, dan kita bahkan dapat mengukur variasi kecepatan ini sebagai fungsi jarak.

Secara kasar, untuk setiap megaparsec jarak (3,26 juta tahun cahaya, satuan yang sesuai bagi para astronom tetapi tidak bagi orang lain), ruang angkasa bergerak. kembangkan dengan kecepatan kurang dari 70 km/s tambahan. Oleh karena itu, sebuah galaksi yang berjarak, katakanlah, 10 megaparsec dari kita, bergerak menjauh dengan kecepatan sekitar 700 km/s.

Ini cukup cepat. Tetapi galaksi hingga megaparsec pergi itu adil menjauh dengan kecepatan 70 km/s.

Galaksi dari Andromeda memberikan contoh yang bagus. Ini adalah spiral terbesar yang paling dekat dengan Bima Sakti kita, dan keduanya termasuk dalam gugus galaksi regional yang disebut Grup Lokal. 2,5 juta tahun cahaya dari kita, Andromeda ia seharusnya bergerak dengan kecepatan sekitar 50 km/stapi sebenarnya ia sedang menuju ke arah kita kira-kira 110 km/detik.

Hal ini terjadi karena jarak kedua galaksi cukup dekat masing-masing ditarik oleh gravitasi yang laina – menariknya begitu keras, hingga itu kecepatan timbal balik mereka jauh lebih besar daripada kemampuan alam semesta untuk memisahkan mereka.

Ini juga alasannya Andromeda dan Bima Sakti suatu hari nanti bisa bertabrakan dan bahkan bergabung, meski mungkin tidak sampai delapan miliar tahun ke depan. Dan ini membawa kita ke poin kedua alasan mengapa galaksi masih bisa bertabrakan di alam semesta yang mengembang.

Biasanya, kita memikirkannya gravitasi sebagai kekuatan yang menyatukan segala sesuatu. Namun menurut teori relativitas umum Einstein, gravitasi sebenarnya adalah a kelengkungan ruangwaktuseperti depresi di selembar kertas. Jika suatu benda melintas dekat dengan sesuatu yang bermassa besar, seperti planet atau galaksi, ini adalah deformasi menyebabkan lintasan benda membelokse kurva.

Jika dua benda mempunyai massa yang cukup dan jika mereka bergerak dengan kecepatan yang relatif rendah, mungkin terikat secara gravitasiyang berarti kecepatan mereka tidak dapat mengatasi gravitasi, dan mereka tetap berdekatan dalam satu panggilan orbit tertutup. Bulan yang mengorbit sebuah planet adalah seperti ini — atau dua galaksi, seperti Bima Sakti dan Andromeda.

Di sinilah segalanya menjadi aneh. Menurut relativitas, jika ruang meluas, ia tidak dapat meluas dalam wilayah yang dibatasi tersebut. Saling gravitasi benda-benda di wilayah itu jagalah kita tetap bersama; ruang mengembang di sekitar volume itu, tetapi tidak di dalamnya. Artinya, jika dua galaksi cukup dekat, mereka masih bisa bertabrakan.

Meskipun demikian, tidak ada alasan untuk khawatir: jika Andromeda bertabrakan dengan Bima Sakti kita, hal itu akan terjadi miliaran tahun dari sekarang. Kami tidak akan berada di sini lagi. Dan faktanya, bahkan itu mungkin tidak terjadi.