看到许多网友问:月球围着地球转,地球围着太阳转,太阳围着银河系中心超大质量黑洞转,是否银河系也在围绕着某个天体转?这个问题实际上是有关天体结构问题,不少网友都很好奇和关心,就展开说一说。
银河系只是可观测宇宙数万亿个星系中的一个,自然不会脱离这个系统孤立存在,在宇宙这个有组织有纪律的范围内,与各种天体系统一样,必须服从引力约束这个大原则。
现在科学界主流认为,可观测宇宙有465亿光年半径,银河系只有10万光年半径,是可观测宇宙体积约10亿亿分之一。因此,别看银河系对人类十分庞大,但在宇宙中还是很渺小的,渺小得就像沧海一粟。
宇宙中的一切天体都受着一种自然规律的约束,就是万有引力,银河系本身也是万有引力将恒星聚集在一起的结果,同样银河系也受万有引力约束,与其他星系相互吸引。如距离我们250万光年的仙女座星系,就正在以每秒约120公里的径向速度向银河系逼近(应该是相互逼近),预计在40~70亿年后,两个星系将发生相撞,合并成一个更大的星系。
银河系与仙女座星系都属于本星系群的一员,是这个星系群里的老大和老二。老大仙女座星系质量是银河系的1.42倍,聚集着万亿颗以上的恒星。本星系群聚集着约50余个星系,覆盖着约1000光年的天区。在群里,银河系、仙女座星系、三角座星系属于较大星系,其余都属于矮星系。
这些矮星系基本被银河系和仙女座星系引力所控制,围绕着这两个大星系运动。围绕着银河系的就有大小麦哲伦、人马座、玉夫座、船底座、唧筒座等近30个矮星系;围绕着仙女座星系的矮星系有M32、M110、NGC 205、NGC 147/NGC185、仙女1/2/V/VI等。
但本星系群并没有一个中心引力源,是由于几大星系相互吸引聚集而成,整个本星系群受本超星系团(室女座超星系团)的引力约束,围绕着本超星系团中心的引力源公转,公转一圈约需要1700亿年。而宇宙年龄才138亿岁,因此这个圈圈才转了不到10分之一。
在宇宙结构中,星系群与星系团是同一层级,星系较少的星系集中结构称为星系群,星系更多的星系聚集结构为星系团。星系群、星系团被引力约束汇集成一个更大结构,就叫超星系团。
包含本星系群的超星系团叫本超星系团,又叫室女座超星系团,由100个星系群和星系团聚合而成,覆盖着1.1亿光年的天区,呈薄饼状结构,地球距离本超星系团的核心区域约6000光年。
本超星系团的核心引力源,就是这个超星系团里最大的星系团~室女座星系团,这个与本星系群属于同一层级的结构,聚集了约2000个星系,质量是本星系群的228倍,其核心的M87椭圆星系质量是银河系的100倍以上,人类拍摄到的首张黑洞照片,就是这个星系核心的黑洞,质量约为太阳的65亿倍。
而本超星系团也并非自生自灭自己做主,而是受到宇宙中更大天体结构~拉尼亚凯亚超星系团的巨引源约束,朝着这个巨引源狂奔。
这个巨引源距离我们约1.5~2.5亿光年,由于受到银河盘面“隐匿带”遮挡,难以直接观测,猜测其可能是由多个超星系团共同构成的复合引力焦点,是拉尼亚凯亚超星系团的重力中心。这个巨大的天体结构包含星系约10万个,覆盖着约5.2亿光年的天区,总质量约为银河系的10万倍。
2014年9月,夏威夷大学布伦特·塔里和法国里昂第一大学的海伦·库尔图瓦所领导的团队,发表了一种通过星系的视向速度来定义超星系团的新方法,并由此定义了拉尼亚凯亚。在他们建造的拉尼亚凯亚超星系团模型,就像数片交错的羽毛,星系就像成群结队的蚂蚁,顺着那些状如发丝的引力流鱼贯奔向引力源,令人震撼。模型中那些缓慢移动的星系,其实速度高达每秒600公里。
拉尼亚凯亚并非最大的天体机构,在其之上,还有宽10亿光年的霍奥莱拉那气泡、长10亿光年宽1.5亿光年的双鱼 - 鲸鱼座超星系团复合体、直径达13亿光年的奇普超星系团、长13.7亿光年的史隆长城、跨度100亿年的武仙 - 北冕座长城等等。
这些庞大的天体结构,由宇宙网 (Cosmic Web) 的丝状结构 (Filament)连贯起来,有点像干丝瓜络,纵横交错连接起来,由暗物质织成更大尺度可观测宇宙,拉尼亚凯亚这些庞大的天体结构只不过是这张宇宙网络上的一根纤维。
现在我们可以来概括一下宇宙的套娃式结构是如何从小到大的:
第一个层次,地月系。地球,是80亿人口与无数生灵赖以生存的小小寰球,直径约12742公里;地月系就是包括月球在内的一个生态系统,地月距离约40万公里。这些对人类来说已经巨大的尺度,在宇宙中渺小如尘埃。
第二个层次,太阳系。太阳的质量约为2*10^30kg,占据了整个太阳系全部质量的99.86%;其余8大行星和数百颗矮行星、卫星,无数小行星、彗星加起来只占总质量的0.14%,地球则占有太阳系的33万分之一;地球到太阳距离约1.5亿公里,只约为太阳系1光年半径的63067分之一。
第三个层次,银河系。包含约4000亿颗恒星,太阳只是其中一颗低质量黄矮星;银河系总质量约1.5万亿颗太阳质量(含暗物质),直径约20万光年,也就是说每秒30万公里的光速飞行,要飞20万年才能够穿越银河系。
第四个层次,本星系群。质量约为银河系4.5倍,银河系与仙女座星系就占据了本星系群约90%的质量。本星系群跨度约1000万光年,是银河系的50倍。
第六个层次,本超星系团。质量约为本星系群的228倍,包含星系群(团)约100个,覆盖了1.1亿光年天区。
第七个层次,拉尼亚凯亚超星系团。质量约为本超星系团的100倍,相当10万个银河系的质量,覆盖着5.2亿光年的天区。
现代研究,还没有弄清那些更大尺度的天体结构是否为更高层次的结构,就不再往上码了。最终,人类可认识的层次很可能就是可观测宇宙了,这个宇宙的范围直径约为930亿光年,涵盖了万亿乃至十万亿个星系。
在这浩瀚无垠的宇宙里,太阳系就如一粒尘埃,地球就只能是这粒尘埃里的原子了。
人类对宇宙的认识虽然有了长足的进步,但相比百亿年的浩瀚宇宙,实在是太渺小了,只不过是宇宙演化长河中的一个泡沫而已。我们只有不断认识和掌握更多的自然规律,才能尽量延长整体人类的生存期,走得更远。
从对宏观和微观事物规律的认识,可以领悟到宇宙万事万物,包括人类本身,都是由基本粒子、原子组成,最终又会回到基本粒子中去。我们既然洞悉了宇宙之大和自己之小,万事就要看开些释然些,不要过于计较,因为一切皆是浮云。你说呢,欢迎讨论。
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