Expanze vesmíru je jednou z nejvíce kontraintuitivních myšlenek v moderní kosmologii. Pokud se vesmír sám protahuje, jak se mohou galaxie stále srážet? Tato otázka se často objevuje, protože se zdá rozporuplná: nemělo by se všechno rozletět? Realita je mnohem složitější. Ke srážkám dochází, protože expanze dominuje pouze v největších měřítcích a gravitace má stále lokálně silný vliv.
Rozpínající se vesmír: mylná představa
Populární představa expanze vesmíru jako exploze – s galaxiemi pohybujícími se prostorem – je zavádějící. Expanze nespočívá v tom, že by se galaxie od sebe vzdalovaly, ale v rozpínání samotného prostoru. Představte si ohebné pravítko, které se táhne od jednoho do dvou metrů. Body vzdálenější od sebe se pohybují rychleji, zatímco body blíže se pohybují pomaleji. To je přesně to, co se děje ve vesmíru: vzdálenější galaxie se vzdalují rychleji, což můžeme změřit.
Například galaxie vzdálená 10 megaparseků (32,6 milionů světelných let) se vzdaluje rychlostí asi 700 km/s, zatímco galaxie vzdálená jeden megaparsek se pohybuje rychlostí pouze 70 km/s. Navzdory tak rychlé expanzi ji galaxie stále mohou překonat díky své obrovské rychlosti.
Místní gravitace překonává expanzi
Galaxie Andromeda slouží jako ukázkový příklad. Přestože je vzdálená 2,5 milionu světelných let, nevztahuje se. Místo toho se řítí směrem k Mléčné dráze rychlostí asi 110 km/s. To se děje proto, že obě galaxie jsou gravitačně vázány v rámci Místní skupiny: jejich vzájemná gravitace potlačuje expanzi vesmíru.
Stejný princip platí pro galaxie v kupách. Kombinovaná gravitace je drží pohromadě a odolávají vnějšímu vlivu expanze. Výsledkem je, že tyto galaxie mohou interagovat, slučovat se a srážet se po miliardy let, a to navzdory rozšiřujícímu se prostoru kolem nich.
Gravitace ohýbá časoprostor
Einsteinova teorie relativity vysvětluje, proč to funguje. Gravitace není jen síla; je to zkreslení časoprostoru. Masivní předměty deformují strukturu vesmíru a způsobují, že se blízké předměty ohýbají směrem k nim. V těsně propojeném systému dominuje gravitace, která zabraňuje expanzi uvnitř této oblasti. Prostor se rozšiřuje kolem kupy, ale ne uvnitř.
To znamená, že pokud se dvě galaxie dostatečně přiblíží k sobě, gravitace je stáhne k sobě, bez ohledu na rozpínající se pozadí. Mléčná dráha a Andromeda jsou předurčeny ke srážce za zhruba osm miliard let právě z tohoto důvodu.
Temná energie a budoucnost
Příběh je ještě podivnější, protože expanze není konstantní. V roce 1998 astronomové zjistili, že expanze se zrychluje, poháněná tajemnou silou zvanou temná energie. Pokud se temná energie chová určitým způsobem, může se i prostor uvnitř spojených oblastí rozpínat. Nejextrémnější scénář, „velká trhlina“, předpokládá, že nakonec každá struktura – od galaxií po molekuly – bude roztrhána na kusy nezastavitelnou expanzí.
Povaha temné energie však zůstává neznámá. Velká mezera je jen jednou z možných variant. Budoucnost vesmíru – a osud kolidujících galaxií – zůstává nejistý.
Na závěr, galaxie se srazí, protože gravitace stále lokálně dominuje a potlačuje expanzi vesmíru v menších měřítcích. Tato dynamická interakce mezi gravitací a expanzí umožňuje strukturám, aby se tvořily, vyvíjely a nakonec se srazily, i když se prostor stále rozšiřuje.
