关于天体旋转的现象,人类有历史记载以来就已经发现了,不过形成体系却是在2000年前的古希腊时代,托勒密的地心说系统的总结了观察到的天体运行,提出了地球为中心的宇宙说,当然大家都知道这是错误的,从地心说到现代宇宙论,我们不妨来简单了解下 从正圆的日心说到现代宇宙观地心说统治了人类文明超过1500年时间,直到哥白尼开始怀疑地心说的各种设定,比如行星逆行等,哥白尼细致的观察了天体运行,在在1513年完成了《天体运行论》,提出了日心说。但哥白尼认为行星都以正圆形轨道绕太阳公转。
在从地心说到银河系的认识过程中,唯有旋转是一直以来不变的特性,牛顿无法解释这个原因“上帝之手推了它一把”,牛顿如是说。 为什么天体都会转动?真是上帝推了一把?从诞生的后的天体运行可以找到它们运动的规律,但却无法找到形成这种运动的原因,不过却可以辅助我们去分析为什么会形成这种运动方式,我们可以发现,天体如果不考虑进动或者其它天体引力或者广义相对论弯曲时空影响的话,它的运动非常简单,沿着测地线运动,这将指导我们发现天体转动的奥秘。
康德和拉普拉斯都提出了天体形成的星云假设,当然这个理论在二十世纪处在初步成熟,因为英国物理学家詹姆斯·霍普伍德·金斯在二十世纪初发现了星云坍缩的几个条件,即形成金斯不稳定性的几个条件。 当分子云不足以对抗引力时,就会发生坍缩,它需要满足如下几个条件:
超新星爆炸是促成其条件的因素之一。
星云内部满足这一个条件的会形成一个坍缩区域,这在星云观测中屡有发现,而这个区域可能有数十颗太阳的质量,也有可能分裂成多个区域诞生多颗恒星。 绰号为“毛虫”的博克球状体。它发光的边缘表明它正在被星团中最热的恒星电离。
只有在绝对理想的状态下,向引力中心掉落的物质测地线才会指向质心,但这条件在复杂的星云内部是无法满足的,因此在坍缩过程中形成旋转的星云积盘是必然的。 猎户星云(M42)中的稠密气体和尘埃正在孕育大量恒星。 来自于坍缩测地线运动中心天体会继承这个运动,因为角动量守恒,这些角动量必然会被继承,因此从中诞生的天体都是转动的,包括公转也同样如此,因为形成行星的星云坍缩区域本来就围绕中心原恒星公转。 星系的几种运动方式银河系的自转运动我们几乎可以说是参考仙女星系M31的发现的,因为这个距离银河系最近的完整星系犹如镜子一样可供我们对比,而银河系与仙女星系尽管大小上有所差别,但自转却并没有区别。
星系的分类 本星系群中的银河系和仙女星系都属于Sb型,都属于棒旋星系,三角座星系则属于Sc型 银河系
比如人马座矮椭球星系,大小麦哲伦等都属于矮星系,不过人马座矮星系正在和银河系合并。 上图是大麦哲伦星系的成员运动方式,这个矮星系大致仍然在自转中,但很不规则,因此恒星的轨迹形成了一枚指纹。
椭圆星系是已经过了恒星快速形成的时期,当前形成过程已经结束的部分星系,几乎不自转或者仅以少量恒星的不规则运动的星系。 著名的M87就是椭圆星系,它的中心就是今年4月10日首次取得的黑洞真身。 在星系以上更大的尺度内,运动并非以转动为主,而是不贵则的,有些类似溪流(如上图),看起来是不是一个很怪异的羽毛状? 有不转的天体吗?准确的说应该没有,只有传说中的史瓦希黑洞是可能不转的,比如克尔黑洞或者克尔纽曼黑洞都是自转的,理论上恒星型黑洞形成时都会继承恒星的自转,因此黑洞是自转的,但原初黑洞可能并没有经过恒星阶段,因此它可能是史瓦希黑洞,但到现在为止我们尚未观测到这种类型黑洞。不过从理论上来看,它是存在的,也许这是宇宙中唯一上帝推不动的天体了。 史瓦希黑洞是一种特殊结构的黑洞,但各位不要将其吸积盘的转动与黑洞的自转混淆起来,它与黑洞的自转没有任何关系。 文末再提一下未来本星系群的成员的命运,大小麦哲伦星系可能没有那么快被银河系合并,但银河系与仙女星系的合并可能无法避免,但在之前可能会大麦哲伦星系会先和仙女星系合并。不过多次超级计算机的模拟结果都不一致,但本星系群的合并是最终趋势。 |
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