宇宙学 · 恒星与黑洞 · 太阳系
17路(17LUBBS) · 看见更远的宇宙

宇宙膨胀,是星系在空间里飞散吗?

判定:不成立

一句话:不是。星系自身的本动速度通常只有每秒几百公里,远小于远方的退行速度。退行来自星系之间的空间在增加——不是星系在动,是它和我们之间的「路」在变长。这也解释了为什么越远的星系退行越快:中间的路越多,单位时间新增的长度就越多。

这个说法是怎么来的

「膨胀」这个词让人想到气球变大,而气球变大看起来是边缘在向外移动,很容易被理解成物体在飞。

本动速度与退行速度要分开

仙女座星系正以约 110 km/s 朝银河系靠近——因为两者被引力束缚,空间膨胀在束缚系统内部不起作用。本星系群、星系团内部,引力早就压过了膨胀。只有当距离大到引力约束失效,退行才成为主导。

线性关系是均匀膨胀的指纹

退行速度与距离成正比,斜率就是哈勃常数,约每百万秒差距 67-73 km/s。这个线性关系不需要星系有共同的出发点和爆发时间——它只需要「每单位长度每单位时间新增固定比例的长度」,也就是均匀膨胀。

两种「远离」的区别
常见说法实际情形差在哪里
星系以高速向外飞星系本动速度多在数百 km/s退行速度不是运动速度
所有星系都在互相远离束缚系统内部不膨胀本星系群、星系团内部靠引力维持
膨胀有个起点可以回溯均匀膨胀没有中心任何位置看到的图景都相同

什么时候这个说法「有点道理」

在小于约 1000 万秒差距的尺度上,引力造成的本动速度会盖过膨胀,所以本星系群内部不谈退行。这也是为什么「宇宙膨胀」不能用太阳系或银河系来举例。

依据

常见问题

空间膨胀会不会把我们也拉伸?

不会。原子由电磁力维持、行星由引力维持,这些束缚系统的尺度不随宇宙膨胀变化。膨胀只在星系际尺度上表现出来。

那为什么说星系在「退行」?

这是观测量的说法:谱线红移对应一个等效速度。「退行」描述的是距离在增加这个事实,不承诺背后是星系在空间中移动。

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