引力是相互的,速度是相对的,我们先看一下熟识的星体的速度是多少:
如果以公转的目标星体为参照的话:
月球绕地球公转,速度为1.01千米/秒(自转速度亦一样);
地球围绕太阳公转,速度为30千米/秒;
太阳围绕银河系质量中心公转,速度为250千米/秒;
银河系围绕本星系团质量中心运转,速度约600千米/秒,也就是相当200万公里/时。
那么,天文学家如何知道银河系在星系际空间中高速运动?银河系最终会去往何方呢?
根据哈勃定律,我们知道空间结构在均匀膨胀,其中的星系大都在互相远离。不过,宇宙膨胀在小尺度下是不均匀的,这是因为星系之间存在强大的引力作用,这可以对抗暗能量造成的空间膨胀效应。
在发现宇宙膨胀之后,天文学家又发现了宇宙大爆炸所残留下的热量——宇宙微波背景辐射,这种波长达到微波的光子充斥在整个宇宙中。无论我们从哪个方向观测,最终都会观测到138亿年前的古老光子,它们在全天的分布十分均匀。
但宇宙微波背景存在极其轻微的温度涨落,有一个十分微小的偶极各向异性。根据威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)的观测数据,在狮子座方向上,宇宙微波背景辐射的温度高出平均值0.0035,而反方向的宝瓶座温度则低于平均值0.0035度。那么,这种轻微的温度涨落能说明什么问题呢?
之所以会出现这种现象,是因为银河系高速穿行于宇宙微波背景辐射中。在银河系的运动方向上,宇宙微波背景辐射的光子会发生轻微蓝移,波长变短,能量变高。而在相反方向上,光子会发生轻微红移,波长拉长,能量降低。因此,宇宙微波背景辐射图中会出现偶极现象。
据估计,地球朝着狮子座方向的运动速度约为371公里/秒。另一方面,地球以30公里/秒的速度环绕太阳运动。太阳还带着地球环绕银河系中心运动,速度大约为220公里/秒。
综合以上运动之后,天文学家发现,银河系以及本星系群中的其他星系正以200公里/时的速度相对于宇宙微波背景静止坐标系运动。运动方向为半人马座,这几乎与地球和银心的方向成直角(东向),与银道面的夹角约为30度。
那么,为什么银河系会以如此快的速度在宇宙中运动呢?
不仅本星系群中的星系在朝着半人马座方向高速运动,而且附近上百万个星系的运动都有朝着相同方向的趋势。天文学家推测,在距离银河系大约2亿光年的地方存在质量极为巨大的引力中心——巨引源,它产生的强大引力影响着周围几亿光年内的星系运动。
不过,由于距离十分遥远,银河系以这个速度飞向巨引源需要极为漫长的时间,粗略估计需要950亿年。在银河系飞向巨引源的漫长过程中,由于空间持续加速膨胀,巨引源与银河系的距离最终很可能反而会变得越来越大,导致银河系永远也无法达到巨引源。
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