牛頓受到蘋果掉落地面的啟發發現了萬有引力定律,為人們深入認識宇宙間所有物體相互運動規律提供了一個重要橋梁。愛因斯坦進而對萬有引力的產生原因進行了剖析,認為是有質量的物體對周圍時空產生了彎曲效應,從而推動其它物體沿著這個彎曲的空間以測地線的方式運行,從而提出了廣義相對論,對進一步解釋宇宙星體的發展演化和運行規律提供了更深層次的理論依據。后來科學家們又相繼發現了暗能量和暗物質存在的線索,認為是在暗能量、暗物質和萬有引力的驅使下,共同推動形成了目前宇宙星體相對穩定的運行狀態。而對于一定空間尺度環境下,萬有引力的作用效果,對于星系內部以及鄰近的星系與星系之間仍然是處于絕對主導地位的。 科學家們對宇宙運行的規律認知,是在萬有引力和廣義相對論基礎上,通過觀測儀器的發展和觀測技術的進步,逐步明晰起來的。人們通過對太陽系的形成演化模型出發,意識到宇宙中所有星體,在誕生過程中,由于不斷繼承所吸收星際物質的角動量,逐漸形成了圍繞質心旋轉的運行狀態,地球等各大行星圍繞著太陽運行,得益于太陽系形成初期所形成“太陽胚胎”周圍星際物質旋轉的角動量。 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量黑洞公轉,這既有各恒星系形成過程中所具有的綜合角動量作用結果,也得益于銀河系中心恒星質量密集,在演化末期所形成的黑洞互相吞噬的結果,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“乖乖”地圍繞著中心運行。我們所在的太陽系,以平均每秒250公里的速度,共同圍繞著銀心這個超大質量的黑洞公轉,大約每2.5億年完成一個公轉周期。 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1000萬年,銀河系等眾多星系圍繞著本星系群的中心進行著旋轉。而本星系群又屬于室女座超星系團的一部分,室女座超星系團的尺度可以達到10億光年,包含著超過100個本星系這樣的星系群,本星系群處在室女座超星系團的邊緣,和其它星系群一起圍繞著室女座超星系團的中心旋轉。室女座超星系團再往上將是可觀測宇宙,半徑達到465億光年,整個宇宙天體呈現出一種比較明顯的層級結構,越往上所包含的星系數量就越多,其中心的質量就越大,天體圍繞這個中心旋轉的速度就越快,科學家形象地把宇宙的這種結構稱為“宇宙纖維”。 在上世紀70年代末期,美國天文學家利用宇宙微波背景的偶極異向性,發現了銀河系正在高速向著一個方向狂飆。在正常情況下,宇宙的微波背景輻射幾乎是均勻分布的,共波動幅度一般不超過萬分之幾,如果要觀測非常宏大尺度下星系間的運動,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,同時再加上參照系選擇的高難度因素,一般很難得到理想的觀測結果。而美國天文學家斯穆特則跳過了這些影響因素,通過在U-2 偵察機上安裝了一個輻射差值測量計,用以觀測夾角60度的兩個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,測定出了宇宙微波背景輻射在兩個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,從而推測出太陽系以及整個銀河系在向著一個引力源的方向,以每秒大約600公里(加上了太陽系圍繞銀河系的相對運行)的速度行進,后來這個引力源中心被稱為“巨引源”。 后來,科學家們通過更深入的監測分析,確定了這個“巨引源”的位置,其位于長蛇-半人馬座方向的矩尺座星系團附近,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,都圍繞著“巨引源”在高速地旋轉著。而根據萬有引力定律,能夠支撐這么大尺度下的星系團運行的穩定性,這個引力源的質量應該巨大,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更大質量的黑洞,在漫長的演化過程中,這個異常致密的恒星系統,逐漸發生大規模的互相吞噬和黑洞合并現象,其劇烈程度和影響范圍肯定要比銀河系中心大很多個數量級。 至于銀河系未來有沒有可能被巨引源所吞噬,這一點大家可以放心。一方面,銀河系向巨引源行進,與銀河系未來和仙女座未來相撞的機制并不相同,后者是在引力的作用下發生的兩個同一級別星系的互相吸引,而前者類似太陽系圍繞銀河系中心公轉的模式,在一個完整的運轉周期內,存在著相應的近中心點和遠中心點,目前銀河系正在向著與“巨引源”公轉軌道的近中心點行進的過程中,待達到最近的距離以后將很有可能再次遠離。 另一個方面,在較大的空間尺度上,宇宙膨脹效應就非常明顯了,這個空間尺度科學家們一般確認為一個百萬秒差距,即326萬光年,而“巨引源”距離銀河系2.5億光年,遠遠超出了這個尺度,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,這個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看,我們只能是距離“巨引源”越來越遠。 |
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