宇宙仍在膨胀 星系为何合并？

梁晓鹏

观望我们星系之外的宇宙，不难发现银河系并不孤独；非但如此，而且可以说它是茫茫宇宙这个沧海中之一粟。宇宙中星系的分布既不均匀，也不随意，而是聚集在一起，形成一个个群体。

在我们这个小小的角落，有一个群体，里面主要有仙女座和银河系，还有4 0多个小星系和几千个球状星团簇拥在一起。几十亿年以后，在未来的某个时间点上，我们的星系最终将与仙女座合并；之后再过几

百亿年，坚持到最后的一些星系也将被吞食。最终的结局就是：现今所有这些簇拥在一起的星团成为一个椭圆形的巨大星系。

太空的其他地方也会有各自的未来命运：我们的近邻M8 1星系团将形成自己巨大的椭圆形星系，质量大约等于1万亿个太阳；而包含1 0 0 0多个大星系的较远的处女座星系团最终会形成一个巨大的椭圆形星系，其质量则是我们太阳的千万亿倍以上。

然而，这些星系团中最大的，通常是由小星系团或个别星系精致地连接到一起的，它们之间还是有巨大的空隙，不会合并成为比这个更大的超巨结构。

为什么不会呢？像M8 1星系团这样的相对较近的群体，距离我们大约只有1 . 1千万光年，为什么不会与我们合并呢？像处女座星系团，距离我们5千万至6千万光年，为什么最终不会吞并我们呢？宇宙中那些更加巨大的星系团和超级星团为什么不会合并呢？

在宇宙中，四大基本力当中的引力是最弱的，但是它总是那么具有吸引力。宇宙中大约有1 08 0个质子（暂且不说暗物质），难道引力最终不会使所有这些物质向彼此加速靠近么？

信不信不由你，答案是否定的。要想真正理解为什么，我们得一路回到宇宙大爆炸！现今的宇宙图像中，星系间有数百万光年的间隔，整体是一个复杂的网状结构。可是我们得明白，它不总是这个样子。与现在相比，原来宇宙的一致性更强，团状结构较少，密度更大，温度更高，而且膨胀的速度更快！

这一点很容易被忘记，可是如果我们回到1 3 8亿年前，会发现当时宇宙中还根本没有恒星或星系，只是充满了物质和辐射，正在迅速膨胀。如果按照大爆炸理论所说的那样，宇宙中充满了物质和能量而且开始膨胀，那么就可以想象，会有两种不同的东西厮打起来：一方面是初始的膨胀使所有的物质和辐射相互离去，就像烤炉中面包里的葡萄干那样；而另一方面，有引力，物质和辐射以及具有能量的任何成分之间相互吸引。在这种加速分离与相互吸引的宇宙大战中，谁将取得胜利？不管你相信与否，在不同的平面，两者都会赢，而且两者也都会输。

最初，在空间中，有些区域的密度会稍稍大一点，因此，由于引力的性质，这些区域会吸引越来越多的物质，随着时间的推移，恒星、星系以及星系团会形成，而且会从邻近的低密度区域“偷窃”物质和能量。

小规模的高密度区域会在千万年里形成恒星，而密度较小的大的区域会花费更长的时间。如果暂时撇开膨胀不管，只看密度，那么随着时光的流逝，就会形成一个网状的结构。在较小的规模中，有些地方引力会占上风，战胜初始的膨胀，形成星系、星系群和星系团，有些这样的星系群体的质量有银河系的好几千倍。可是在更大范围中，却没有足够大的密度以战胜宇宙的膨胀，尤其是在考虑到暗能量的时候。宇宙中发现了暗能量，这说明无论是什么结构，只要现在还没有被引力捆绑到一起，那么它永远也不会到一起，而只能继续远离。所以，引力在一个区域获胜并不意味着一切已经合并到一起，而且到达最终状态！

在我们这片宇宙空间，仍然有几十个星系由于引力而捆绑在一起。它们仍然是各自的星系，一直持续到相互碰撞并最终合并。像处女座这样的较大较散的结构，其中所有的星系合并大约需要4 0 0亿年，是

如今这个宇宙年龄的几倍。再往更远处望去，我们就会在时间上越来越远地回到过去，看到宇宙小时候经常发生的那些合并。

宇宙仍然在膨胀，这一点儿也不假。如果理解了我们的宇宙，包括正常的物质、暗物质和暗能量，我们就能极其精确地知道哪些结构捆绑在一起，而哪些不是。但这并不意味着合并已经完成。根据这些因引

力而捆绑在一起的结构的质量分布，合并仍然会发生几十亿年，更大的合并甚至可能需要数百亿年。

在较小规模上，引力会占上风，而在较大规模上，膨胀会获胜。所有一切的遥远的未来命运都将是分散的块状物质，局部引力强大，其他一切会随着宇宙毫不留情的膨胀永远离去。但是合并的过程不是转瞬

即逝的，它的完成需要时间，而我们宇宙诞生的时间还不够长久。举目四望，到处都能看到正在发生的星系合并，还有许多星系也将在不远的将来发生合并！endprint