Jeg syntes det var et morsomt spørsmål, jeg tenkte litt på det. Laymans versjon, så rettelser er velkomne.
Det veldig tidlige universet, de første sekundene eller så, var det ganske tett. Dette er ganske godt publisert, og detaljene og detaljene betyr ikke noe for dette spørsmålet, men energien og tingene i det tidlige universet som senere dannet Melkeveien og energien og tingene som dannet Andromeda var kosmiske naboer og i den første sekunder av universet, ganske nær hverandre. Den grunnleggende Hubble-regelen er at ting som er nærme (i kosmologiske termer) alltid var nærme seg, som prikkene på en ballong som blir sprengt. Alt beveger seg vekk fra alt annet, men ting som var ved siden av hverandre var alltid ved siden av hverandre. På mindre skalaer, som stjerner i galakser eller planeter, er dette ikke sant på grunn av gravitasjonsassistenter og forskjellige banebaner, men det gjelder galakser. (det kan være litt liten variasjon på dette med "kretsende" dverggalakser, men det er fremdeles stort sett sant).
Et annet viktig poeng å gjøre om det tidlige universet er at det var mye mer enhetlig, på grunn av ensartetheten, trakk tyngdekraften nesten like i alle retninger. De nærliggende litt mer massive skyene av materie og energi dominerte ikke gravitasjonelt fordi det var lik masse i alle retninger. Du tror kanskje at et tettere univers betyr sterkere tyngdekraft i retning av nærliggende materie, men det skjer ikke hvis saken spres jevnt nok i alle retninger.
Så generelt sett begynte tingene som ble Melkeveien og tingene som ble Andromeda i det veldig unge universet mye nærmere, men de trakk hverandre ikke veldig tidlig på grunn av ensartethet .
Over tid overvant lokal tyngdekraft ensartethet. Jeg kunne ikke fortelle deg når det skjedde (kanskje noen her kan), men det tok litt tid før galaktiske grupper og klynger begynte å dannes. Fra bakgrunnsstrålingskartet vet vi at universet fremdeles var ganske jevnt så sent som 380 000 år etter big bang. Se bilde:
(Rediger på grunn av rettelse). Og på 380 000 år antas det kjente universet å være omtrent 1/1100. Det er nåværende radius. Vi vet fra den kosmiske bakgrunnsstrålingen at universet fortsatt var stort sett ensartet, selv om ikke-ensartethet førte til dannelsen av galakser, klynger og superklynger, så det var viktig, men det tok likevel litt tid for lokale grupper og galaktiske klynger å danne.
Se her.
På dette kartet er de varme områdene, vist i rødt, 0,0002 Kelvin varmere enn de kalde områdene, vist i blå.
og
Disse kosmiske svingningene i mikrobølgetemperatur antas å spore svingninger i tettheten av materie i det tidlige universet, ettersom de ble preget like etter det store smellet. Dette er tilfelle, de avslører mye om det tidlige universet og opprinnelsen til galakser og storskala struktur i universet.
Men når lokal tyngdekraft innhentet ensartethet, kan galakser begynne å tegne. hverandre mer effektivt. Spindelvevsmønsteret til galakser viser at det er en tendens til at dette skjer, ettersom galakser trekker andre galakser mot seg, selv når rommet utvides, slik at du får linjer med tettere regioner med flere galakser og lommer med tomt rom, for det meste fri for galakser .
Bildekilde for videre lesning.
Så, det som i utgangspunktet skjedde med Andromeda og Melkeveien er at utvidelseskombinasjonen med ensartethet satte dem ganske langt fra hverandre, selv om de fremdeles var i ferd med å danne seg, men de var fortsatt naboer så langt som galakser går.
Både Melkeveien og Andromeda har absorbert mindre, nærmere dverggalakser, kanskje mange ganger, så de var ikke de nærmeste 2, men de var de nærmeste 2 ikke dverggalaksene (i det minste det vi vet om).
Du tror kanskje at galakser kan kretse rundt andre galakser, men naturen til Hubble-utvidelse gir ikke galakser mye tangensiell hastighet mot andre nærliggende galakser, så i utgangspunktet beveger to galakser seg mot hverandre på grunn av gjensidig tyngdekraften eller vekk fra hverandre på grunn av ekspanderende plass. Nå i et 3 eller flere galaksesystem med lignende masser, kan de få litt tangentiell hastighet, men generelt sett er retningen mellom to store galakser stort sett enten mot eller bort, ikke en bane.
En annen ting å huske på, når uniformitetseffekten er overhørt av lokal gravitasjon av lokale grupper eller klynger, er at massive gjenstander på disse avstandene ikke akkurat trekker hverandre raskt. Det tar lang tid før gradvis akselerasjon blir til relevant hastighet.
På vår nåværende avstand fra Andromeda (ca. 2,5 millioner lysår), og den er nåværende masse (ca. 1,5 billioner solmasser), er det G-kraften på oss, ved å bruke formelen nedenfor (Matematikk kan legges til om nødvendig):
blir omtrent 1 / 2,8 billioner av en meter per kvadrat. Det er mindre enn 1/20 000. tyngdekraften Pluto har på jorden. Et lite trekk kommer til å akselerere ting mot hverandre ekstremt sakte, så (tror jeg) i løpet av de første milliardene eller noen få milliarder år, utvidelsen av rommet mellom Melkeveien og Andromeda oversteg sannsynligvis enhver gravitasjonsmessig forårsaket hastighet mellom dem.
Den gode nyheten er at Andromeda og Melkeveien har hatt lang tid på å trekke i hverandre. Cirka 13 milliarder år eller så. 1 / 2,8 billioner m / s ^ 2 over en milliard år regner seg til omtrent 11 km / s. Over 13 milliarder år, 143 km / s. Og den faktiske hastigheten som Melkeveien beveger seg mot Andromeda er ikke så langt unna, omtrent 110 km / s. Det akkurat der gir oss et ballpark Netwonian estimat for hvor langt de var fra hverandre da de startet. (Nå, fotnote, for gjenstander med noe lignende masse, må du ta massen av dem begge, ikke bare den større, så den er nærmere 15 eller 16 km / s per milliard år), men det endrer seg ikke det totale antallet for mye.
Dark Energy-utvidelse (som for tiden mellom Melkeveien og Andromeda er omtrent 60 km / s), og det gjør beregningene litt vanskeligere, spesielt siden mørk energiutvidelse kanskje ikke vært konstant gjennom de siste 13 milliarder årene. Beslektet artikkel her.
Med den nåværende hastigheten beveger de seg, omtrent 110 km / s eller, 250 000 mph eller 1 / 2,680 c, I løpet av en milliard år med dagens hastighet Andromeda vil være 375.000 lysår nærmere (og i virkeligheten litt mer ettersom det vil fortsette å akselerere av gjensidig tyngdekraft og utvidelse av mørk energi vil reduseres når de kommer nærmere).
Og hvis vi jobber bakover, for en milliard år siden var den litt mindre enn 375 000 lysår lenger unna enn den nåværende 2,5 millioner lysårsdistansen, med avtagende avstander lenger borte fra forrige milliardårsintervaller. Jo lenger bak du går, og vanskeligheter med å vite hvor nær de var da lokal tyngdekraft ble en nøkkelfaktor over enhetlighet, gjør estimater ganske vanskelige, men de var sannsynligvis aldri for mye lenger fra hverandre enn de er nå. Kanskje dobbelt, som en veldig grov gjetning. Fordi gravitasjonsakselerasjon faller av på kvadratet av avstanden, synes jeg det er vanskelig å tro at Andromeda noen gang var mye mer enn dobbelt så langt som den er nå.
Jeg kan forestille meg, basert på mine antagelser ovenfor, at da galaksene var gjenkjennelige som galakser, si når universet var en milliard eller 2 milliarder år gammel (gi eller ta), var Andromeda og Melkeveien sannsynligvis flytte fra hverandre i utgangspunktet, men over tid var gravitasjonsattraksjonen i stand til å overvinne utvidelsen av rommet.