【宇宙之謎】地球繞太陽轉,太陽繞銀河系中心轉,銀河系繞著什麼轉?

天空之城 2020/11/23 檢舉 我要評論

愛因斯坦的相對論表明,宇宙中沒有絕對靜止的參照系,所謂的靜止不過是相對的概念,運動才是絕對的。小到粒子,大到天體都存在某種運動,它們並不會保持絕對靜止。

太陽的東升西落是由地球自轉引起的,除了自轉之外,地球還會繞著太陽公轉,繞行一圈的時間為一年。不過,從更大的宇宙尺度來看,地球繞太陽的公轉軌道並不像我們通常認為的那樣是閉合的。

在太陽系外面,還有上千億顆恒星,以及大量的星雲,它們在引力作用下共同構成了一個巨大的結構——銀河系,它的恒星盤直徑估計為17萬至20萬光年,平均厚度為2000光年。

在銀河系中,恒星都不是靜止的,它們沿著大致相同的方向繞著銀河系中心的共同質心旋轉,我們的太陽也不例外。太陽離銀河系中心約為2.6萬光年,繞行速度為每秒230公里,每2.3億年繞行銀心一圈,這意味著太陽誕生至今轉了大約20圈。

由於太陽帶著地球一起在銀河系中穿行,所以地球在銀河系中的運動軌跡看起來是螺旋形的。每次繞太陽公轉一圈之後,地球並沒有回到原來的銀河系空間,太陽已經帶著地球在銀河系中前進了一段距離。

另外,地球繞太陽公轉的軌道平面(黃道面)與銀河系的銀道面不是共面的,兩者之間的夾角約為60°。太陽並非一直在銀道面中運動,而是會在銀道面上下方波浪式穿行,每3200萬年穿過一次銀道面。

既然地球和太陽都在公轉,那麼,銀河系也有公轉運動嗎?如果有,銀河系又是繞著什麼旋轉的呢?

雖然銀河系非常大並且非常重,但作為一個整體結構,它確實也存在公轉運動。星系可以視為廣袤星系際空間中的基本單元,它們之間存在著引力作用,這會驅使星系運動。

銀河系是一個大型星系,它的周圍有二三十個矮星系繞行。位於254萬光年外的仙女座星系是比銀河系更大的星系,它的周圍也有幾十個矮星系繞行。這兩個小群體在引力的作用下,構成了一個更大的結構——本星系群。

雖然仙女座星系比銀河系更大更重,但兩者差距並沒有那麼大,銀河系並不是繞著仙女座星系運動的衛星星系。本星系群的引力中心在銀河系和仙女座星系之間的空間中,銀河系和仙女座星系帶著各自的衛星星系繞著該中心旋轉。

不過,由於銀河系和仙女座星系的距離太近,它們並不會在穩定的軌道上運動,而是會互相螺旋接近。預計在38億年後,這兩個星系將會發生不可避免的碰撞。

就像銀河系有公轉運動,結構更大的本星系群也有公轉運動。本星系群周圍還有上百個星系群,它們在引力的作用下結合成了本超星系團,其引力中心位於5380萬光年外的室女座星系團。

在引力的作用下,本星系群以及其他成員星系群都會繞著那個共同質心運動。據估計,本星系群的繞行速度為620公里/秒,公轉一圈所需的時間將近1700億年。宇宙目前的年齡也才138億年,所以本星系群還來不及公轉一圈。

然而,就算給予足夠的時間,本星系群也不會完成一周公轉。天文學家發現,2億光年外的巨引源正在向我們施加強大的引力作用,這個引力異常點將會把本星系群拖入「深淵」。

除了巨引源之外,宇宙中還有更強大的作用來影響星系運動,這就是分佈在空間每個角落的暗能量。這種神秘的能量會產生排斥效應,對抗引力效應,在 [大尺度]結構下佔據主導作用。未來,暗能量將會把超星系團、星系團這樣的巨大結構撕裂掉,只有本星系群、銀河系這樣較小結構才能倖存下來。

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