在我們傳統的認知中, 地球和其他太陽系行星一起圍繞著太陽公轉, 而太陽則攜帶著這些「小老弟」一起在銀河系中「狂奔」, 圍繞著銀河系中心作周期性的公轉。 就這樣, 周而復始, 帶來了地球春夏秋冬的四季變化, 同時也讓太陽系每2.5億年圍繞銀心的過程中, 穿越不一樣的星際空間。
然而, 近期, 有國外科學家通過研究發現, 太陽系圍繞銀河系中心公轉的速度, 其實要比我們預想地快很多, 而且最讓人驚詫的是, 太陽系圍繞銀心公轉, 其軌道并非是固定不變的, 而是在朝著銀河心中心不斷靠近, 相當于太陽帶領著太陽系內的各個天體,
大家知道, 在宇宙中, 所有的天體, 基本上都在做著兩類「旋轉」, 一種是自轉, 另一種是公轉。 關于自轉的原因, 追溯起來最主要的還是在形成之初, 所吸聚各種物質時, 繼承了原來物質的角動量, 按照角動量守恒, 最后所形成的天體, 都會以一定周期性圍繞著自轉軸自轉, 無論是恒星、行星、衛星, 還是中子星、黑洞, 都無一例外。
另外一種旋轉模式是公轉。 即一個天體圍繞著引力中心呈現周期性的旋轉。 而關于天體公轉的原因, 可以從兩個方面進行解釋。 一種是萬有引力。 引力源與圍繞著它旋轉的天體之間, 時刻都發生著萬有引力作用, 而當天體運行的切向線速度, 產生了旋轉的向力心, 當兩者之間的萬有引力, 充當了旋轉的向心力之后, 那麼天體旋轉就會保持平衡狀態, 穩定的公轉關系就形成了。
另外一種解釋是廣義相對論。 按照廣義相對論, 宇宙中任何有質量的物體, 都會對周圍的時空產生壓縮, 從而形成時空彎曲, 質量越大, 時空彎曲地越厲害。 那麼, 這個物體周圍的物體, 就會在壓縮的時空中, 向著引力源中心墜落。 只不過在一定距離和物體運行速度的情況下, 物體向引力源中心墜落的路徑, 是沿著測地線這個「最短」的路線挺進的。
銀河系推動天體公轉的原因
銀河系的范圍很大, 直徑達15-20萬光年, 其中包含著1000-4000億個恒星系統, 我們所在的太陽系, 處在距離銀心2.6萬光年的獵戶支臂上。
由于銀河系規模太大, 所以就不能用傳統的方法對太陽系公轉速度和周期進行測量, 為了解決這一問題, 科學家們通過人造衛星對其他恒星與地球的距離進行測量, 然后通過恒星隨著時間推移而發生的亮度、位置等特征的變化特征, 從而確定了太陽系圍繞銀心的公轉速度,即230公里每秒左右,繼而推測出太陽系大約每2.5億年圍繞銀河系中心公轉一圈。這就是我們傳統認知中關于太陽系公轉的基本參數。
后來,隨著科學家對銀河系結構認知的不斷深入,發現現有銀河系所有恒星的總質量,特別是中心區域密集區的恒星總質量,產生的萬有引力,并不能完全束縛住銀河系這麼龐大的「軍團」,于是將目光對準銀河系的中心,最終證實了銀心其實是一個「碩大無比」的黑洞,被命名為人馬座A*,半徑大約為2400萬公里,質量是太陽的430萬倍。
據科學家們推測,宇宙中大部分的星系中心都存在著一個巨大的黑洞,形成原因就是這里的恒星不但個頭大,而且非常密集,質量越大的恒星壽命越短,最后在生命末期會發生劇烈坍縮形成黑洞。當星系中心黑洞數量越來越多時,不可避免地發生黑洞與黑洞的合并現象,從而推動黑洞質量越來越大。
太陽系向著銀河系中心「墜落」通過長期的觀測和計算機模擬,科學家發現,銀河系中心的黑洞目前仍然處于快速「增長期」,靠近銀河系中心的許多恒星,仍然在持續發生著向黑洞演化,然后被人馬座A*巨型黑洞吞噬的情況。而且人馬座A*巨型黑洞還時刻吞噬著周圍的大質量恒星,進一步壯大著自己的力量。
根據萬有引力公式,當一方質量增大時,在距離不變的情況下,那麼對另一方的萬有引力作用也會增大。所以理論上,太陽系受到銀心萬有引力的作用,是不斷向著增大的方向發展的,按照這個模式推測下去,那麼太陽系的公轉速度會變得越來越快,公轉周期會越來越短,與銀河系中心的距離會越來越小。
當然,這個推測也得到了科學家們的證實。2012年發射的蓋亞衛星,通過數年的持續性觀測,確定了太陽系圍繞銀河系的公轉周期,要比以往認為的230公里/秒要高出5%-10%,而且每繞銀河系轉動一圈,與銀河系中心黑洞的距離就會縮短2000光年。
有興趣的朋友可以算一下,按照這個速度,太陽系大約再圍繞銀河系中心轉13萬圈左右,就將徹底墜落銀河系中心黑洞,即所需的時間大約在32萬億年。當然,這只是個按照線性規律計算出來的數,如果考慮到太陽系公轉速度越來越快,那麼公轉周期肯定會越來越短,實際墜落時間可能要遠小于這個數值。
即使我們把這個時間調整到10萬億年,那麼相比于太陽系本身的壽命(還有40多億年)來說,仍然是相當漫長的。從某種意義上來說,銀河系的演化周期,已經大大超出了太陽系的「輪回」,太陽系包括地球看似悠久的歷史,只能是銀河系發展演化過程中的一點「煙火」而已。
從而確定了太陽系圍繞銀心的公轉速度,即230公里每秒左右,繼而推測出太陽系大約每2.5億年圍繞銀河系中心公轉一圈。這就是我們傳統認知中關于太陽系公轉的基本參數。后來,隨著科學家對銀河系結構認知的不斷深入,發現現有銀河系所有恒星的總質量,特別是中心區域密集區的恒星總質量,產生的萬有引力,并不能完全束縛住銀河系這麼龐大的「軍團」,于是將目光對準銀河系的中心,最終證實了銀心其實是一個「碩大無比」的黑洞,被命名為人馬座A*,半徑大約為2400萬公里,質量是太陽的430萬倍。
據科學家們推測,宇宙中大部分的星系中心都存在著一個巨大的黑洞,形成原因就是這里的恒星不但個頭大,而且非常密集,質量越大的恒星壽命越短,最后在生命末期會發生劇烈坍縮形成黑洞。當星系中心黑洞數量越來越多時,不可避免地發生黑洞與黑洞的合并現象,從而推動黑洞質量越來越大。
太陽系向著銀河系中心「墜落」通過長期的觀測和計算機模擬,科學家發現,銀河系中心的黑洞目前仍然處于快速「增長期」,靠近銀河系中心的許多恒星,仍然在持續發生著向黑洞演化,然后被人馬座A*巨型黑洞吞噬的情況。而且人馬座A*巨型黑洞還時刻吞噬著周圍的大質量恒星,進一步壯大著自己的力量。
根據萬有引力公式,當一方質量增大時,在距離不變的情況下,那麼對另一方的萬有引力作用也會增大。所以理論上,太陽系受到銀心萬有引力的作用,是不斷向著增大的方向發展的,按照這個模式推測下去,那麼太陽系的公轉速度會變得越來越快,公轉周期會越來越短,與銀河系中心的距離會越來越小。
當然,這個推測也得到了科學家們的證實。2012年發射的蓋亞衛星,通過數年的持續性觀測,確定了太陽系圍繞銀河系的公轉周期,要比以往認為的230公里/秒要高出5%-10%,而且每繞銀河系轉動一圈,與銀河系中心黑洞的距離就會縮短2000光年。
有興趣的朋友可以算一下,按照這個速度,太陽系大約再圍繞銀河系中心轉13萬圈左右,就將徹底墜落銀河系中心黑洞,即所需的時間大約在32萬億年。當然,這只是個按照線性規律計算出來的數,如果考慮到太陽系公轉速度越來越快,那麼公轉周期肯定會越來越短,實際墜落時間可能要遠小于這個數值。
即使我們把這個時間調整到10萬億年,那麼相比于太陽系本身的壽命(還有40多億年)來說,仍然是相當漫長的。從某種意義上來說,銀河系的演化周期,已經大大超出了太陽系的「輪回」,太陽系包括地球看似悠久的歷史,只能是銀河系發展演化過程中的一點「煙火」而已。