宇宙は膨張しているのに天の川銀河とアンドロメダ銀河が衝突する理由｜重力と宇宙膨張の関係を解説

宇宙は全体として膨張していると説明されますが、その一方で天の川銀河とアンドロメダ銀河は接近し、将来衝突すると予測されています。この一見矛盾する現象は、実は「宇宙膨張」と「重力による局所的な結合」を区別すると理解できます。本記事ではその仕組みを整理して解説します。

宇宙膨張とは何か

宇宙膨張とは、銀河同士の距離が空間そのものの伸びによって平均的に広がっていく現象です。

これはハッブルの法則として観測されており、遠い銀河ほど速く遠ざかる傾向があります。

ただしこの膨張は「すべての天体に等しく作用する力」ではありません。

銀河や銀河団のように重力で強く結びついた構造は、宇宙膨張の影響をほとんど受けません。

これは重力の結合エネルギーが空間膨張よりも強いためです。

そのため局所的な天体同士の距離は必ずしも広がりません。

天の川銀河とアンドロメダ銀河はともに局所銀河群に属し、重力的に相互作用しています。

現在アンドロメダ銀河は約110km/sの速度で天の川銀河に接近していると観測されています。

これは宇宙膨張よりも重力の影響が優勢であることを示しています。

両銀河は互いの重力によって引き寄せられており、その結果として軌道運動が崩れています。

このまま数十億年後には合体し、新しい楕円銀河を形成すると予測されています。

宇宙膨張はこのスケールではほぼ無視できるほど弱い影響しか持ちません。

宇宙膨張は非常に大きなスケールで支配的になる現象です。

一方で銀河内部や銀河間の一部では重力が支配的となります。

このスケールの違いが「膨張しているのに衝突する」という現象を生みます。

宇宙は全体として膨張していますが、それはすべての天体間距離が一様に広がることを意味しません。

天の川銀河とアンドロメダ銀河のように重力で結びついた系では、むしろ相互の引力が膨張を上回ることがあります。

そのため局所的には接近や衝突が起こり得るというのが宇宙の基本的な構造です。