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银河系还要多久才会抵达2亿光年外的巨引源?

2021-09-22  魅力科学君

在浩瀚的宇宙中,地球一直在以大约30公里/秒的速度围绕着太阳公转,而太阳又在以大约220公里/秒的速度围绕着银河系公转,与此同时,银河系本身也在运动,早在20世纪70年代,科学家就发现银河系在以大约为600公里/秒的速度朝着长蛇座与半人马座方向运动,似乎受到了一个引力源的吸引。

很不凑巧的是,银河系的星系盘刚好遮挡住了来自这个方向的可见光,这给相关的观测工作制造了很大的麻烦,不过这也不是没有办法解决,因为一些其它波段的电磁波(如X射线、红外线、无线电波等)可以透过银河系的星系盘。

1986年,科学家根据观测数据,确认了这个引力源距离银河系大约2亿光年(1.5亿至2.5亿光年),除此之外,科学家还发现这个引力源非常强大,以至于在它周围数亿光年范围内的众多星系都在朝着它所在的位置上运动,于是这个引力源就被命名为“巨引源”(The Great Attractor)。

(注:上图中每一个小点都是一个星系,银河系只是其中之一,其位置如箭头所示)

巨引源到底是什么?银河系还要多久才会抵达2亿光年外的巨引源呢?

刚开始的时候,科学家推测巨引源应该是一个拥有非常大的质量的巨型结构,所以才会产生如此强大的引力,然而观测数据却表明,虽然在巨引源所在的区域存在着一个巨大的星系团——“矩尺座星系团”,但是这片区域的总质量却连预估值的十分之一都没有。

所以在接下来的很长的一段时间里,巨引源都是一个谜团,直到科学家确认了“拉尼亚凯亚超星系团”之后,这个谜团才得到了合理的解释。

在此之前,人们一直认为银河系所属的最大宇宙结构就是“室女座超星系团”(Virgo Supercluster),这个结构由大约100个星系群(团)构成,其直径约为1.1亿光年。随着观测水平的逐步提升,科学家发现,原来在“室女座超星系团”之上,还有一个更加庞大的宇宙结构——“拉尼亚凯亚超星系团”(Laniakea Supercluster)。

观测数据表明,“拉尼亚凯亚超星系团”的直径约为5.2亿光年,拥有300至500个已知的星系群(团),“室女座超星系团”和“矩尺座星系团”都只是它的一部分。

科学家据此推测,巨引源应该就是“拉尼亚凯亚超星系团”的引力中心所在的位置,包括银河系在内的众多星系都在朝着这里运动。然而根据计算,就算实际情况真是这样,银河系向巨引源运动的速度也不应该如此之快,这又是为什么呢?

这应该跟巨引源“背后”的夏普利超星系团(Shapley Supercluster)有关,“夏普利超星系团”距离银河系大约6.5亿光年,其质量大约相当于银河系的1万倍左右。科学家认为,正是因为这个超星系团的引力作用,才使得银河系以大约600公里/秒的速度向巨引源运动(如下图所示)。

相对2亿光年的距离而言,600公里/秒的速度可以说是非常缓慢了,经过简单的计算我们就可以得出,以这样的速度,银河系大概还要1000亿年的时间才会抵达2亿光年外的巨引源。

那么在1000亿年后,银河系真的会抵达巨引源吗?

答案是否定的,因为上述计算结果没有考虑宇宙的膨胀,根据科学家的观测,宇宙其实一直在膨胀,并且距离越远,宇宙就膨胀得越厉害,对于宇宙中的两个天体而言,距离每增加1百万秒差距(约为326万光年),它们因为宇宙膨胀而相互远离的速度就会增加大约68公里/秒。

据此我们可以计算出,在2亿光年的距离上,银河系与巨引源之间因为宇宙膨胀而相互远离的速度,就会达到大约4172公里/小时。

这就意味着,银河系一边在以大约600公里/秒的速度向巨引源接近,一边又因为宇宙膨胀而以大约4172公里/小时的速度在远离巨引源而去,如此一来,银河系实际上是离巨引源越来越远,因此可以说,在宇宙膨胀的影响下,银河系永远都不会抵达巨引源。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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