天體的運動很復雜,但也不外乎自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)兩種,比如地月系,盡管月球總是一面朝著地球,但它仍然在自轉(zhuǎn)!地月系圍繞太陽公轉(zhuǎn),太陽帶著一大幫小弟圍繞著銀河系公轉(zhuǎn),從天體運動的規(guī)律看,銀河系在圍繞這哪個天體公轉(zhuǎn)呢?
星系的運動不比小尺度的恒星系,身處地球的我們一直到哥白尼時代才發(fā)現(xiàn)了地球是繞著太陽公轉(zhuǎn)的,其實發(fā)現(xiàn)這個規(guī)律并不難,唯一要求的就是撥開烏云,因為地球的自轉(zhuǎn)造成我們極大的視覺干擾,總是以為天體繞著地球轉(zhuǎn)!
當然只要仔細記錄每天觀測的行星的位置,連起來就是一個行星的軌道,我們就能發(fā)現(xiàn)太陽系的中心就是這個上圖已經(jīng)下山的太陽!但發(fā)現(xiàn)銀河系自轉(zhuǎn)可就沒那么容易了!主要因素是銀河系尺度太大,恒星運動非常不明顯,在光譜紅移判定天體運動的理論出來之前,用望遠鏡觀測恒星唯一簡直就不可能,當然還有另一個原因是我們身處銀盤面上,觀測極不順利!我們認識銀河系經(jīng)歷了如下大致過程:
1755年康德認為恒星和銀河是一個天體系統(tǒng);
1785年赫歇爾觀測了大量恒星后認為太陽位于銀河系中心;
1918年沙普利通過觀測后認為太陽在銀河系邊緣;
1926年,貝蒂爾·林德布拉德分析出銀河系也在自轉(zhuǎn);
現(xiàn)代天文通過觀測大量的恒星,比如伊巴谷衛(wèi)星和蓋亞衛(wèi)星,測量了大量的恒星位置準確數(shù)據(jù),建立了迄今為止銀河系最為精確的3D模型,得以讓我們直觀的了解到太陽在銀河系中的位置!太陽系距離銀心約2.7萬光年,位于人馬臂與獵戶臂之間,緊靠獵戶臂的內(nèi)側(cè),大約2.5億年環(huán)繞銀河系一圈!
銀河系中的恒星運動是比較復雜的,但在銀河系中心龐大質(zhì)量和暗物質(zhì)的拖拽下,在大尺度范圍內(nèi)看到的仍然是規(guī)律公轉(zhuǎn)的,不過如果規(guī)模沒有銀河系大的矮星系其運動方式就非常值得商榷了!
上圖是大麥哲倫星系的自轉(zhuǎn)示意圖,看上去像不像指紋“籮”?因為它是一個矮星系,中心質(zhì)量比較分散,因此公轉(zhuǎn)過程中受到引力影響太大,使得它無法作為一個穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的“美男子”。
星系的運動就沒有自轉(zhuǎn)那么規(guī)律了,而且到了星系這個規(guī)模,相對于誰運動這是一個有趣的話題,當所處的空間足夠?qū)掗煏r,我們就很難發(fā)現(xiàn)自己在運動!而宇宙剛好就是這樣,不過1964年發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射后,事情就有改觀了。
因為宇宙微波背景輻射非常均勻,一般波動都不超過萬分之幾,因此美國物理學家喬治·斯穆特想到了一個測量宇宙微波背景輻射的偶極異向性,來推測銀河系運動速度!
1977年,喬治·斯穆特通過安裝了微博探測器的U-2偵察機測得宇宙微波背景輻射的偶極異向性數(shù)據(jù),據(jù)此推測出銀河系在宇宙中運動速度為390±60 km/s,這個速度和太陽系在銀河系中運動相反,因此這個速度得加上太陽系在銀河系中的運動速度220千米/秒,合計大約為600千米/秒!
銀河系的運動方向指向長蛇座。
銀河系的運動速度已經(jīng)超過了600千米/秒,假如它是圍繞這某個天體公轉(zhuǎn),卻又不被甩掉,而且銀河系總質(zhì)量高達太陽的1500億倍,請問這需要多大質(zhì)量的黑洞才能拽著銀河系并且讓它環(huán)繞自身公轉(zhuǎn)呢?
附近不存在這樣的黑洞,因此銀河系的運動方式無法以公轉(zhuǎn)來衡量!1979年天文學家發(fā)現(xiàn)長蛇-半人馬座方向可能存在超星系團,1985年又發(fā)現(xiàn)本星系群在朝向室女座星系團方向運動,并且也發(fā)現(xiàn)本星系團和室女座星系團一起向長蛇-半人馬座方向運動。
1988年國際天文研究小組“七武士”分析了400個臨近橢圓星系的運動,發(fā)現(xiàn)了銀河系和附近的數(shù)百萬個星系正在以每秒超過600千米至1000千米的速度朝著半人馬座方向一個未知引力源方向運動!
這就是后來被稱為巨引源的發(fā)現(xiàn)始末,具體方位在銀經(jīng)307度、銀緯9度,距離銀河系大約1.5-2.5億光年,據(jù)估計質(zhì)量大約是3-5.4×10^16倍,因為位于銀盤面方向,受到大量塵埃遮擋,距離準確度估值誤差范圍很大。
這應該是大家很關(guān)心的事情,畢竟我們就在銀河系中,它帶著我們向一個未知的引力源狂奔,而且還不是公轉(zhuǎn),這絕對是一個令人心碎的消息,萬一哪天成功奔入大坑,那整個銀河系不是報銷了嗎?其實我們可以來算一算,根據(jù)哈勃常數(shù)計算下巨引源遠離我們的速度!
哈勃常數(shù)67.15千米/秒,這個速度是每隔326萬光年上增加的速度
巨引源距離銀河系1.5億至2.5億光年,我們?nèi)≈迪孪?.5億光年。
V=1.5億光年/326萬光年×67.15千米/秒=3089.72千米/秒
速度最快的星系靠近巨引源的速度也只有1000千米/秒,根本就趕不上巨引源遠離我們的速度!當然這并不是巨引源本身的速度,而是萬能的宇宙膨脹救了我們!
早先認為大小麥哲倫星系可能會被銀河系吞并,而后銀河系將于仙女星系在40億年后合并,但最新的觀測表明大麥哲倫星系可能會逃離銀河系,因此未來大麥哲倫星系可能會先和仙女星系合并,未來再與銀河系合并。
本星系三大星系的運動趨勢
不過無論哪種觀測結(jié)果,未來本星系群走向合并是一件大概率事件!但各位無需擔心的是星系合并并不像整個宇宙都可以聽到的黑洞或者中子星合并,而是會靜悄悄的發(fā)生,甚至生命將會在無知覺的過程中,星系就完成了合并!