牛頓受到蘋(píng)果掉落地面的啟發(fā)發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律,為人們深入認(rèn)識(shí)宇宙間所有物體相互運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供了一個(gè)重要橋梁。愛(ài)因斯坦進(jìn)而對(duì)萬(wàn)有引力的產(chǎn)生原因進(jìn)行了剖析,認(rèn)為是有質(zhì)量的物體對(duì)周?chē)鷷r(shí)空產(chǎn)生了彎曲效應(yīng),從而推動(dòng)其它物體沿著這個(gè)彎曲的空間以測(cè)地線(xiàn)的方式運(yùn)行,從而提出了廣義相對(duì)論,對(duì)進(jìn)一步解釋宇宙星體的發(fā)展演化和運(yùn)行規(guī)律提供了更深層次的理論依據(jù)。后來(lái)科學(xué)家們又相繼發(fā)現(xiàn)了暗能量和暗物質(zhì)存在的線(xiàn)索,認(rèn)為是在暗能量、暗物質(zhì)和萬(wàn)有引力的驅(qū)使下,共同推動(dòng)形成了目前宇宙星體相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。而對(duì)于一定空間尺度環(huán)境下,萬(wàn)有引力的作用效果,對(duì)于星系內(nèi)部以及鄰近的星系與星系之間仍然是處于絕對(duì)主導(dǎo)地位的。 科學(xué)家們對(duì)宇宙運(yùn)行的規(guī)律認(rèn)知,是在萬(wàn)有引力和廣義相對(duì)論基礎(chǔ)上,通過(guò)觀(guān)測(cè)儀器的發(fā)展和觀(guān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,逐步明晰起來(lái)的。人們通過(guò)對(duì)太陽(yáng)系的形成演化模型出發(fā),意識(shí)到宇宙中所有星體,在誕生過(guò)程中,由于不斷繼承所吸收星際物質(zhì)的角動(dòng)量,逐漸形成了圍繞質(zhì)心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)行狀態(tài),地球等各大行星圍繞著太陽(yáng)運(yùn)行,得益于太陽(yáng)系形成初期所形成“太陽(yáng)胚胎”周?chē)请H物質(zhì)旋轉(zhuǎn)的角動(dòng)量。 銀河系各大旋臂中的眾多恒星系,也圍繞著銀河系中心的大質(zhì)量黑洞公轉(zhuǎn),這既有各恒星系形成過(guò)程中所具有的綜合角動(dòng)量作用結(jié)果,也得益于銀河系中心恒星質(zhì)量密集,在演化末期所形成的黑洞互相吞噬的結(jié)果,星系中心的黑洞所提供的巨大引力,維持著星系中這么多恒星系統(tǒng)“乖乖”地圍繞著中心運(yùn)行。我們所在的太陽(yáng)系,以平均每秒250公里的速度,共同圍繞著銀心這個(gè)超大質(zhì)量的黑洞公轉(zhuǎn),大約每2.5億年完成一個(gè)公轉(zhuǎn)周期。 如果我們將眼界再放寬一些,銀河系隸屬于本星系群,這里集合了差不多50多個(gè)銀河系般的星系,其中就包含著銀河系的伴星系-大小麥哲倫星系以及40億年后和銀河系整合的仙女座星系,本星系群的空間尺度大約在1000萬(wàn)年,銀河系等眾多星系圍繞著本星系群的中心進(jìn)行著旋轉(zhuǎn)。而本星系群又屬于室女座超星系團(tuán)的一部分,室女座超星系團(tuán)的尺度可以達(dá)到10億光年,包含著超過(guò)100個(gè)本星系這樣的星系群,本星系群處在室女座超星系團(tuán)的邊緣,和其它星系群一起圍繞著室女座超星系團(tuán)的中心旋轉(zhuǎn)。室女座超星系團(tuán)再往上將是可觀(guān)測(cè)宇宙,半徑達(dá)到465億光年,整個(gè)宇宙天體呈現(xiàn)出一種比較明顯的層級(jí)結(jié)構(gòu),越往上所包含的星系數(shù)量就越多,其中心的質(zhì)量就越大,天體圍繞這個(gè)中心旋轉(zhuǎn)的速度就越快,科學(xué)家形象地把宇宙的這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為“宇宙纖維”。 在上世紀(jì)70年代末期,美國(guó)天文學(xué)家利用宇宙微波背景的偶極異向性,發(fā)現(xiàn)了銀河系正在高速向著一個(gè)方向狂飆。在正常情況下,宇宙的微波背景輻射幾乎是均勻分布的,共波動(dòng)幅度一般不超過(guò)萬(wàn)分之幾,如果要觀(guān)測(cè)非常宏大尺度下星系間的運(yùn)動(dòng),由于這種背景輻射的均勻性以及銀河系中心眾多天體的阻擋,同時(shí)再加上參照系選擇的高難度因素,一般很難得到理想的觀(guān)測(cè)結(jié)果。而美國(guó)天文學(xué)家斯穆特則跳過(guò)了這些影響因素,通過(guò)在U-2 偵察機(jī)上安裝了一個(gè)輻射差值測(cè)量計(jì),用以觀(guān)測(cè)夾角60度的兩個(gè)方向上宇宙微波背景輻射的差別,最終在儀器誤差范圍之內(nèi),測(cè)定出了宇宙微波背景輻射在兩個(gè)方向散射面上的差別,繼而得出了宇宙微波背景輻射的偶極異向性特征,從而推測(cè)出太陽(yáng)系以及整個(gè)銀河系在向著一個(gè)引力源的方向,以每秒大約600公里(加上了太陽(yáng)系圍繞銀河系的相對(duì)運(yùn)行)的速度行進(jìn),后來(lái)這個(gè)引力源中心被稱(chēng)為“巨引源”。 后來(lái),科學(xué)家們通過(guò)更深入的監(jiān)測(cè)分析,確定了這個(gè)“巨引源”的位置,其位于長(zhǎng)蛇-半人馬座方向的矩尺座星系團(tuán)附近,距離銀河系約為2.5億光年,我們所處的銀河系,包括本星系群和室女座星系團(tuán),都圍繞著“巨引源”在高速地旋轉(zhuǎn)著。而根據(jù)萬(wàn)有引力定律,能夠支撐這么大尺度下的星系團(tuán)運(yùn)行的穩(wěn)定性,這個(gè)引力源的質(zhì)量應(yīng)該巨大,參照銀河系中心黑洞的形成,“引力源”有很大的可能依然是一個(gè)更大質(zhì)量的黑洞,在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中,這個(gè)異常致密的恒星系統(tǒng),逐漸發(fā)生大規(guī)模的互相吞噬和黑洞合并現(xiàn)象,其劇烈程度和影響范圍肯定要比銀河系中心大很多個(gè)數(shù)量級(jí)。 至于銀河系未來(lái)有沒(méi)有可能被巨引源所吞噬,這一點(diǎn)大家可以放心。一方面,銀河系向巨引源行進(jìn),與銀河系未來(lái)和仙女座未來(lái)相撞的機(jī)制并不相同,后者是在引力的作用下發(fā)生的兩個(gè)同一級(jí)別星系的互相吸引,而前者類(lèi)似太陽(yáng)系圍繞銀河系中心公轉(zhuǎn)的模式,在一個(gè)完整的運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi),存在著相應(yīng)的近中心點(diǎn)和遠(yuǎn)中心點(diǎn),目前銀河系正在向著與“巨引源”公轉(zhuǎn)軌道的近中心點(diǎn)行進(jìn)的過(guò)程中,待達(dá)到最近的距離以后將很有可能再次遠(yuǎn)離。 另一個(gè)方面,在較大的空間尺度上,宇宙膨脹效應(yīng)就非常明顯了,這個(gè)空間尺度科學(xué)家們一般確認(rèn)為一個(gè)百萬(wàn)秒差距,即326萬(wàn)光年,而“巨引源”距離銀河系2.5億光年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這個(gè)尺度,因此,按照哈勃定律,在宇宙膨脹的作用下,“巨引源”與銀河系之間的空間,將以每秒4400公里的速度被“拉扯”開(kāi),這個(gè)速度相比于二者目前每秒600公里靠近的速度要大出很多,因此,從空間膨脹的角度來(lái)看,我們只能是距離“巨引源”越來(lái)越遠(yuǎn)。
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