На первый взгляд кажется логичным: если Вселенная всё время растёт, галактики должны только удаляться друг от друга. Но космос устроен сложнее. Расширение пространства и гравитация работают одновременно, и в некоторых масштабах вторая уверенно побеждает первую.

Вселенная расширяется, но галактики сталкиваются. Как так вообще возможно?

Почему расширение Вселенной не разрывает галактики

Вселенная действительно расширяется — это измеренный факт. Скорость этого расширения описывается законом Хаббла: примерно 70 км/с на каждый мегапарсек расстояния (около 3,26 млн световых лет). Чем дальше объект, тем быстрее он от нас удаляется.

Закон Хаббла — связь между расстоянием до галактики и скоростью её удаления.

Но ключевой момент в другом: расширение заметно только на очень больших масштабах. Внутри галактик, звёздных систем и даже скоплений галактик эффект расширения пренебрежимо мал и практически не работает. Там всем заправляет гравитация.

Простая аналогия: нарисуйте точки на резиновой ленте и растяните её. Дальние точки разъедутся быстро, близкие — едва заметно. Космос ведёт себя так же.

Визуализация сталкивающихся галактик, которые за два миллиарда лет сливаются в одну эллиптическую галактику. Источник: ru.pinterest.com

Как гравитация побеждает расширение Вселенной

Если две галактики находятся достаточно близко и обладают большой массой, они могут быть гравитационно связаны. В таком случае их собственное притяжение сильнее космического расширения.

Гравитационно связанная система — система, где скорость объектов недостаточна, чтобы преодолеть взаимное притяжение.

Классический пример — Млечный Путь и галактика Андромеды. Андромеда находится примерно в 2,5 млн световых лет от нас и формально должна удаляться. Но на практике она приближается со скоростью около 110 км/с.

Причина проста: обе галактики входят в Местную группу и притягивают друг друга сильнее, чем пространство успевает их «растянуть». В результате через несколько миллиардов лет (4–8 млрд лет) они столкнутся и сольются.

Сливающаяся пара галактик NGC 4676, расположенных на расстоянии 300 миллионов световых лет от нас в созвездии Волосы Вероники, получило название «Мыши» из-за длинных хвостов из звезд и газа, исходящих от каждой из них. В конечном итоге они сольются в одну гигантскую галактику. Источник изображения: esahubble.org

Почему расширение Вселенной не действует внутри галактик

С точки зрения общей теории относительности, гравитация — это искривление пространства-времени. Внутри гравитационно связанной области пространство не расширяется: оно как бы «заперто» массой. Расширение происходит вокруг таких областей, но не внутри них.

Поэтому галактики могут сближаться, сталкиваться и даже образовывать гигантские эллиптические системы — и всё это в расширяющейся Вселенной.