銀河系在繞著什麼轉?那里幾乎是一片虛無!
2023/03/15

在茫茫的宇宙中,地球就像是一艘巨大的宇宙飛船一樣載著我們圍繞著太陽公轉,與此同時,太陽也不是靜止不動的,它也一直在「帶領」著太陽系中的眾多天體圍繞著銀河系中心公轉。

那麼在更巨觀的層面上,銀河系又在繞著什麼轉呢?要回答這個問題,我們需要先來了解一下為什麼太陽會繞著銀河系中心轉。或許你會認為,銀河系中心有一個超大質量黑洞,正是在這個黑洞的引力束縛下,太陽才會繞著銀河系中心轉,然而實際情況卻并不是這樣。

位于銀河系中心的那個超大質量黑洞被稱為「人馬座A*」(Sagittarius A*),其質量大約為太陽質量的430萬倍,與太陽相比,它的質量確實非常巨大,但別忘了,銀河系中包括數千億顆恒星在內的所有物質,都是在繞著銀河系中心轉。

根據天文學家的估算,銀河系的質量至少是太陽質量的1萬億倍,簡單計算一下可知,「人馬座A*」的質量只占到了銀河系的質量0.00043%,而我們都知道,引力的大小與質量成正比,所以僅憑「人馬座A*」的質量,其產生的引力是無法束縛住整個銀河系的。

實際上,太陽之所以會繞著銀河系中心轉,其實是因為那里是整個銀河系的共同質心所在,為了理解這一點,我們不妨請目光轉到太陽系中的冥王星以及它最大的衛星——「卡戎」。

觀測數據表明,冥王星和「卡戎」其實都在繞著一個看不見的點轉,只是冥王星與這個「點」之間的距離比「卡戎」更近,為什麼會這樣呢?

其實這很容易理解,引力是一種相互作用,這就意味著,在冥王星向「卡戎」產生引力的同時,「卡戎」也會對冥王星產生同等大小的引力,如果沒有其他因素的影響,那這兩顆星球就會撞在一起。這樣的事情之所以沒有發生,其實是因為冥王星和「卡戎」在圍繞著它們的共同質心做圓周運動,而它們之間的引力則成為了這種圓周運動中的向心力。

所以前面提到的那個「看不見的點」其實就是冥王星和「卡戎」的共同質心所在的位置。

同樣的道理,「地球繞著太陽轉」這個過程,其實應該更準確描述為「地球和太陽都在繞著它們的共同質心轉」,只不過由于太陽的質量比地球大得多,這個共同質心是位于太陽內部,因此在這個過程中,太陽的運動軌跡極不明顯,通常可以忽略不計。

據此我們可以看到,銀河系中包括太陽在內的眾多天體,其實是在圍繞著整個銀河系的共同質心轉的,所以如果要問銀河系在繞著什麼轉,那麼答案就是,比銀河系更巨觀的上一級引力系統——整個「本星系群」的共同質心。

「本星系群」是一個跨度約為1千萬光年的結構,包含了大約50個星系和矮星系,其中仙女座星系是最大的,銀河系則排名第二,由于這兩個星系占據了「本星系群」的大部分質量,因此整個「本星系群」的共同質心其實是位于仙女座星系和銀河系之間,而那里幾乎是一片虛無,除了極為稀薄的星際物質之外,什麼都沒有。

值得一提的是,銀河系這種繞轉狀態是不穩定的,因為根據天文學家的觀測,銀河系和仙女座星系一直在接近,預計在大約37.

5億年之后,這兩個星系就會發生碰撞,然后合并成一個龐大的橢圓星系,而直到那個時候,銀河系可能只繞著整個「本星系群」的共同質心轉了一到兩圈。

(↑「MW」代表銀河系,「M31」代表仙女座星系,「M33」代表三角座星系,預計在銀河系與仙女座星系合并之后,它將成為一個「衛星星系」)

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