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假如所有星系都可以住人,那么你喜欢在银河系里住还是银河系外住呢,为什么?

龙龙最百次
2021/4/7 10:24:20
假如所有星系都可以住人,那么你喜欢在银河系里住还是银河系外住呢,为什么?

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  • 郭红霞

    2021/4/10 20:44:09

    听说很多亿年后银河系和仙女座星系会相撞,这会是怎样的宇宙壮观?会有什么后果?

    在万有引力、暗物质和暗能量的综合作用下,宇宙间的所有星体每时每刻都处在不断运动之中,无论是充斥在宇宙空间中的稀薄气体和尘埃物质,单个的行星、卫星、彗星、恒星,还是恒星系以及更大尺度上的星系团。在这种宇宙星体形态各异、运动特征不尽相同的前提下,不可避免地会发生轨道偏移、沿着特定路线靠近或者远离的情况发生,因此也就会有一定的几率发生碰撞,我们所在的银河系同样不中避免。

    2019年2月,美国国家地理发布了一条微博,提到“大约45亿年后,银河系将与邻近的仙女星系撞到一起,请大家做好准备”。当然这条微博带有一些调侃的幽默属性,45亿年后的事情让现在做好准备,无从下手呀,呵呵。不过这里面说的45亿后两个星系相撞的情况,还真的有很大的概率发生。

    这个将来要发生故事的主角,一个是我们所在的银河系,这个大家都很清楚,直径大约20万光年,由大约1000-4000亿颗恒星组成,我们所在的太阳系处在距离银心约2.5万光年的猎户座旋臂之上。另一个主角仙女座星系,则是距离银河系最近(254万光年)的星系,直径在22万光年以上,恒星数量在1500-6000亿颗之间,质量比银河系大一些。

    这个巨大星系的发现,其实和宇宙膨胀理论的发现密不可分。早在20世纪之初,美国科学家亨利爱塔·勒维特发现造父变星亮度变化的周期,与它自身的亮度有非常强烈的相关性,于是想出了一种方法,通过利用测量这种变星的亮变周期测的方式,间接推导出这个变星与观测者之间的距离,于是科学界从此之后,将寻找这种造父变星作为“标准的烛光”来进行天体之间的测距研究。之后,美国的另外一个科学家维斯托·斯里弗利用多普勒效应,通过研究目标天体发出光线的谱线特征,发现了目标天体的红移现象。

    进入上世纪20年代,美国天文学家埃德温·哈勃在此基础上观察造父变星时,同样发现了这一红移现象,而且发现距离地球越远的星系,其红移现象越明显,说明遥远的目标天体正在加速远离地球,从而证实了宇宙加速膨胀的事实,这一发现使爱因斯坦不得不在自己的引力场方程中删除了用以维持宇宙静止状态的宇宙常数。同时,哈勃还通过观测,确立了哈勃定律,即:宇宙正在膨胀,绝大多数的星系都在远离我们,而且星系的退行速度与和观测者的距离成正比。定律中表达这个比例关系有一个常数,即哈勃常数,在2013年的时候,欧洲航天局利用普朗克卫星精密测算了这个常数的值,最终修正的结果为67.8公里每秒每百万秒差距,也就是说在距离地球百万秒差距(326万光年)处,目标星系远离地球的速度为每秒67.8公里。

    在哈勃通过造父变星观测宇宙红移现象的同时,还带来一个“副产品”,那就是将从科学家从18世纪开始观测到并且命名为仙女座星系,正式从属于银河系确定为河外星系,因为通过测距研究,发现它与地球的距离,已经远远超出了银河系的大小。当确立了宇宙膨胀的理论之后,科学家们发现真的是绝大多数星系都在远离我们,而且距离越远退行速度越快,不过仍然有一些特例存在,比如仙女座星系就是其中之一。

    科学家们发现,在观测仙女座星系中的“标准烛光”时,并非呈现的是典型的红移现象,而是出现了蓝移,说明仙女座并非远离银河系,而是在不断地靠近银河系。而且科学家们还测算出了其靠近银河系的速度,大约为每秒110公里,而且靠近的速度在逐渐加快,这就意味着再过45-60亿年的时间,仙女座就会到达银河系现在的位置,从而发生碰撞现象。

    目前科学界的主流观点既然是在暗能量的驱动下,星系之间逐渐发生远离现象,那为何银河系和仙女座星系将来会发生碰撞呢?这主是还是不同的空间尺度下引力作用与膨胀力之间的对抗结果。如果由暗能量带来的星体之间的排斥力占据上峰,则星系之间会逐渐远离,而如果引力占据上峰,则星系相互靠近,而这两种作用力之间在空间尺度上科学家发现了一个临界值,目前来说应该在百万秒差距(即326万光年),由于仙女座星系距离银河系的距离小于这个临界值,则引力起到了支配空间膨胀的主导作用。不过随着宇宙膨胀的持续推进,这个临界值将会变得越来越小。

    从科学目前观测的情况看,科学家们认为仙女座已经在吞噬行进过程中的其它小型星系了,比如模拟出的结果是目前正在进行与三角座星系的实质性合并过程,而这个合并的起始时间可以追溯到30多亿年之前的相互靠近。

    在25亿年前二者正式接触,然后在各自运动方向上的动量支配下互相穿过,在9亿年前又达到相撞以后的最远距离,随后又在引力作用下逐渐拉近,这个过程估计还得再持续许多次,每次达到最远距离的数值在不断缩小,类似于做一个不断衰减的震荡过程。在震荡的过程中,中间形成了可以观测到的巨大物质流,这个物质流由众多的星际气体、尘埃和恒星所组成,组成了一道好像连接两个星系的桥梁一样。

    其实宇宙中的星系合并是比较常见的一种现象,除了仙女座和三角座星系正在进行的合并之外,科学家们还通过哈勃太空望远镜发现了如触角星系、双鼠星系等合并的案例,而且科学家们通过模拟预测,在大约20亿之后,银河系会首先与大麦哲伦星系相撞合并,这可以说是与仙女座相撞的一次预演,只不过规模要逊色很多了。

    虽然银河系与仙女座星系的恒星数量众多,但是从整体上看,星系之间的空间还是非常空旷的,即使比恒星数量更多的行星,其之间的平均距离也会达到上千万公里,因此即便合并之后除了星系核心区物质密度太高之外,绝大多数星体还是不会直接相撞,而是在两个星系反复震荡过程中,在引力作用下重新融合分布,最终找到属于自己的新位置,这个过程感觉就像两个星系在跳一支漫长的华丽舞蹈而已。

  • 云帆影视剪辑

    2021/4/12 22:54:10

    渤海之东,不知几亿万里,有大壑焉,实惟无底之谷,其下无底,名曰归墟。

    除了只存在于古籍中的归墟,在我们的宇宙中也存在一个“归墟”,它位于长蛇-半人马座超星系团附近,距离地球1.5亿光年至2.5亿光年,有着数万倍于银河系的质量,


    在宇宙中,巨大的质量就意味着巨大的引力,所以包括银河系在内的数百万个星系,都受到了“归墟”的影响,而引力极其强大的“归墟”,在天文学中被称为“巨引源”

    1973年,天文学界在绘制宇宙微波背景辐射全图时,第一次发现了“巨引源”所在位置的引力异常,1986年,巨引源被确认位于南三角座和矩尺座方向。


    但矩尺座星系团的质量,远不足以影响包括银河系在内的数百万个星系,因此天文学界将“引力异常现象”的“罪魁祸首”,锁定在了矩尺座星系团后方的夏普力超星系团。

    6.5亿光年外的夏普力超星系团,质量在银河系的一万倍以上,是周围超星系团中,内部星系密度最大的超星系团,而且它周围还存在若干个“略显稀疏”的天体系统,这些天体系统和夏普力超星系团一起,成为了天文学家眼中的“引力异常区域”。

    在宇宙结构中,银河系和周围的星系组成了本星系群,若干星系群会组成星系团,若干星系团会组成超星系团,而超星系团,往往会成为“宇宙长城”之间的结点,若干条“宇宙长城”,最终组成了天文学界,现在看到的“宇宙纤维网状结构”。

    此时此刻,银河系和临近的数百万个星系,正在以每秒600公里到1000公里的速度,向巨引源“跌落”,但这注定是一个没有结局的过程,因为以银河系目前的速度,需要1000亿年才能到达巨引源。

    而37.5亿年后,254万光年外的仙女座星系,就会从侧面撞上银河系,两者最终会在引力作用下,形成一个质量更大的星系。

    除了银河系和仙女座星系的碰撞融合,6.5亿光年外的巨引源也不可能长期存在,因为占宇宙质能总量68.3%的暗能量,正在让宇宙加速膨胀,巨引源这种超大规模天体系统,“很快”就会因为宇宙膨胀而分崩离析。


    我们的宇宙是一个运动的宇宙,但科普时的图像往往是静态的,因此大部分人都会有一个“星球为何漂浮”的问题。

    事实上,根据广义相对论的,“质量扭曲时空产生引力”来看,人造卫星卫星绕地球公转的过程,其实就是在向地球“跌落”,38万公里外的月球绕地球公转,同样是在向地球跌落。


    地球绕太阳公转,就是在向太阳跌落,太阳绕银河系中心公转,就是在向银心跌落,银河系向着巨引源前进,就是在向巨引源跌落。

    归根结底,宇宙中所有的公转过程,本质上都是小质量天体向大质量天体跌落的过程

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