¿Qué tan separadas están las galaxias en promedio? Si las galaxias fueran del tamaño de guisantes, ¿cuántas habría en un metro cúbico?

La respuesta simple es que el espacio promedio entre galaxias es de unos pocos megaparsecs, mientras que las galaxias más grandes tienen un tamaño de alrededor de 0,1 megaparsecs. Entonces, el espacio promedio está en algún lugar en el rango de 10 a 100 veces el tamaño de las galaxias más grandes. Los guisantes que almorcé hoy tenían (supongo que no los medí) de 5 mm de diámetro, por lo que el espacio entre guisantes sería de 5 a 50 cm, o entre 8 y 8000 por metro cúbico.

Pero esta es una estadística muy engañosa. Las galaxias no se distribuyen uniformemente, sino que se agrupan en cúmulos, que a su vez se agrupan en supercúmulos. Además, las galaxias varían enormemente en tamaño, con galaxias enanas unas mil veces más pequeñas que las galaxias más grandes.

Resistiría la tentación de asignar algún significado a mis cifras anteriores. Sin embargo, hay un mensaje para llevar a casa, es decir, las galaxias están mucho, mucho , mucho más cerca en relación con su tamaño que las estrellas. Es por eso que las colisiones de galaxias son bastante frecuentes, mientras que las colisiones estelares son raras hasta el punto de no existir.

Suponiendo (en 2018) que tenemos alrededor de dos billones de galaxias en un universo observable de 46.500 millones de años luz de radio, podemos calcular el volumen promedio por galaxia y sacar la raíz cúbica de ese volumen para obtener una noción defectuosa pero útil de la distancia promedio entre galaxias. :

$$\sqrt[3]{\frac{ \frac{4 \pi}{3} \ (4.65\cdot10^{10})^3}{2\cdot10^{12}}} \approx 5,949,391 \approx \text{six million light years}$$

Si bien este es un promedio teórico, no es la distancia típica entre las galaxias vecinas más cercanas. Sería similar a calcular la distancia promedio entre los granos de arena en la playa suponiendo que los granos de arena se distribuyen uniformemente por toda la tierra. (Tenga paciencia conmigo, ya que la ilustración puede ser útil para comparar).

Asumiendo$7.5 \cdot 10^{18}$granos de arena en una tierra con un radio de$6,378$kilómetros, la raíz cuadrada del área promedio ocupada por un grano de arena es:

$$\sqrt{\frac{4 \pi \ (6.378 \cdot 10^6)^2}{7.5 \cdot 10^{18}}} \approx 0.00826 \approx \text{about a centimeter}$$

...produciendo alrededor de un centímetro de separación entre los granos de arena en la playa, lo cual es tan engañoso como la noción de seis millones de años luz entre galaxias.

Entonces, la mejor manera de responder a su pregunta podría ser observar nuestro propio Grupo local de galaxias. Nuestro Grupo Local tiene dos jugadores principales, Andrómeda (M31) y la Vía Láctea, que están separados por unos 2,5 millones de años luz. Alrededor de cada uno de estos hay un grupo de galaxias satélite en órbita mucho más pequeñas. Para la Vía Láctea, nuestras galaxias satélite (unas pocas docenas de ellas) varían en distancia desde nuestro centro galáctico de aproximadamente$50,000$años luz a más de un millón de años luz.

Finalmente, para responder a su pregunta de manera informal, se podría decir que, a juzgar por nuestro propio vecindario, los vecinos galácticos más cercanos tienden a ser del orden de aproximadamente$100,000$años luz de distancia, pero las galaxias tienden a viajar en cúmulos que están separados por decenas o cientos de veces más.

¡Una pregunta simple requiere una respuesta simple! Hay 9.900.000 años luz de media entre galaxias.

Cómo llegamos a ese número: La distancia promedio entre galaxias es de unos pocos megaparsecs. Un megaparsec es 1 millón de parsecs y hay aproximadamente 3,3 años luz en un parsec, lo que significa que hay en promedio, siguiendo con tres, diremos que unos pocos equivalen a 3, 9,900,000 años luz entre galaxias en un cúmulo de galaxias.

Para el estudio y la visualización de la estructura 3D y la distribución de 4673 galaxias de menos de 200 Mpc de la Vía Láctea, nosotros (Douglas y yo) hemos desarrollado una simulación web de código abierto con muchas herramientas para ayudar en el análisis: riteshsingh.github.io/galaxies/

El código es de código abierto bajo la licencia MIT en github.com/RiteshSingh/galaxies .

La publicación asociada está disponible aquí: doi:10.1093/astrogeo/ataa061 y papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3668727 .