每秒600公里,银河系正在高速穿越宇宙,它要带我们去哪里?
运动是宇宙中永恒的旋律,每时每刻,宇宙万物都是处于某种运动状态之中,无论是大如星系,还是小如电子。正如我们所知,地球一直在围绕着太阳公转,而太阳也在围绕着银河系中心公转,显而易见的是,银河系也应该处于某种运动状态。
那银河系在宇宙中是如何运动的呢?对于这个问题,科学家早已给出了答案,即:银河系正在高速穿越宇宙,其速度高达每秒600公里。
银河系的速度是怎么定义的?
想要描述银河系的运动,我们首先就需要选择一个合适的参照物,而这个“合适”的标准,应该就是该参照物能够普遍适用于宇宙中所有的天体,所以宇宙中有没有符合这种标准的参照物呢?有,那就是“宇宙微波背景辐射”。
简单来讲,“宇宙微波背景辐射”可以认为是在宇宙诞生之初遗留下来的电磁波辐射,它们也被称为“宇宙中最古老的光”,由于光速是有限的,因此直到现在,这些古老的光子仍然在宇宙中传播,它们均匀地分布在宇宙空间,而宇宙中的众多天体也一直在“宇宙微波背景辐射”的光子海洋中穿行,地球当然也不例外。
由于地球的运动,我们观测到的“宇宙微波背景辐射”就会出现细微的变化,具体表现为,在与地球运动方向一致的方向上,其波长就会短一点点,这也被称为蓝移,而在相反的方向上,其波长就会长一点点,这也被称为红移。
通过对这种现象的观测和分析,科学家得出的结果为:相对于“宇宙微波背景辐射”,地球的速度约为每秒368公里,并且这个速度的方向,与当前太阳系围绕银河系中心公转方向几乎完全相反。
科学认为,出现这种现象的原因,其实是因为银河系在宇宙中的运动速度比太阳系的公转速度更快,并且其方向与当前太阳系公转运动方向相反。为方便理解,我们不妨来举例说明。
假设有一列火车沿着自东向西的方向行驶,而在火车上有一个人沿着自西向东的方向跑步,而根据这个人的观测,尽管他自身的运动方向是自西向东的,但他相对地面的运动方向却是自东向西的。为什么会这样呢?一个简单的答案就是:火车比他自身运动速度更快,并且方向相反。
现在已知这个人的速度为每秒5米,方向是自西向东,而根据他的观测,他相对于地面的速度为每秒95米,方向是自东向西,能不能计算出火车相对于地面的速度呢?答案当然是肯定的,因为火车相对于地面的速度,其实就等于这个人相对于地面的速度,再加上他自身的运动速度,也就是每秒100米。
我们将“火车”替换成银河系、“火车上跑步的人”替换成太阳系,再把“地面”替换成“宇宙微波背景辐射”,就可以清楚地理解到太阳系的公转运动,与银河系相对于“宇宙微波背景辐射”的运动之间的关系了。
由于地球只是太阳系的一颗行星,因此可以认为,地球相对于“宇宙微波背景辐射”的速度,其实就是太阳系相对于“宇宙微波背景辐射”的速度,所以我们就可以得出,银河系相对于“宇宙微波背景辐射”的速度,其实就等于地球相对于“宇宙微波背景辐射”的速度(也就是每秒368公里),再加上太阳系的公转速度。
观测数据表明,太阳系的公转速度在每秒208公里至每秒237公里之间,据此就可以计算出,银河系相对于“宇宙微波背景辐射”的速度,应该在每秒576公里至每秒605公里之间,考虑到测量的误差,一般就将其取值为每秒600公里。
既然银河系正在高速穿越宇宙,那它要带我们去哪里呢?
科学家推测,银河系之所以会处于这种运动状态,应该是受到了一个强大的引力源的作用,随后人们将这个引力源称为“巨引源”(The Great Attractor)。很不凑巧的是,“巨引源”在天空位于长蛇座与半人马座方向,而这片区域正好被银河系的星系盘遮挡住了,因此在过去的很长一段时间内,相关的研究工作都迟迟没有进展。
直到基于射电波段和x射线的观测技术得到了长足的发展之后,科学家才得以继续对“巨引源”展开深入地研究,研究结果表明,“巨引源”与我们的距离在1.5亿至2.5亿光年之间,它的引力非常强大,以至于数百万个星系都受到了它的引力作用,其影响范围达到了数亿光年。
也就是说,“巨引源”正是银河系的目的地,它正在带着我们以每秒600公里的速度向那里前进,那这个“巨引源”到底是什么呢?实际上,科学界目前并没有给出确定的答案,只能提出一些合理的推测。
一种认同度较高的观点认为,“巨引源”应该是银河系所属的“拉尼亚凯亚超星系团”(Laniakea Supercluster)的引力中心,除此之外,一些邻近的巨型结构还为其提供了额外的引力,比如说距离我们大约6.5亿光年的“夏普利超星系团”(Shapley Supercluster),就正好位于“巨引源”的“背后”。
那银河系最终会被“巨引源”吞噬吗?答案是否定的。要知道宇宙正在处于一种不断膨胀的状态,这会导致在我们看来,宇宙中的那些遥远的天体都在远离我们而去,这种因为宇宙膨胀而远离我们的速度也被称为“退行速度”,距离越远,“退行速度”就越快。
(注:“退行速度”的本质是宇宙膨胀造成的“视速度”,它不是天体在宇宙空间中的真实运动速度,请大家注意区分)
观测数据表明,宇宙空间中的两个点之间的距离每增加1百万秒差距(约为326万光年),其因为宇宙膨胀而相互远离的速度就会增加大约67.8公里/秒,在这种情况下,就算我们按“巨引源”与我们的最近距离(也就是1.5亿光年)来计算,其“退行速度”也高达每秒3200公里,这远远地超过了银河系向“巨引源”接近的速度,
也就是说,虽然银河系在向着“巨引源”一路狂奔,但它却永远无法抵达目的地,随着宇宙膨胀的持续,银河系“巨引源”之间的距离其实是越来越远。