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2000亿颗恒星绕着转动,银河系中心到底是什么,为何如此“亮”?

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你好科普

2021-12-19 11:43

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在曾经,“无知”的人类误以为自己是“世界”之主,神创造了人类,人类便生活在世界的中心,日月星辰都围绕着我们而旋转。

直到人类开始研究科学,大量的实际数据彻底击碎了我们过去的观念,不仅仅打破了人类世代以来编织的美梦,告诉了我们人是进化的产物,而非是神创,还为我们塑造更加庞大神秘的宇宙框架。

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我们这才明白,原来人类所在的地球根本不是所谓的“世界中心”,地球几十亿年来如一日地围绕着太阳旋转,甚至稍微偏转角度,或者向前向后一点距离,地表的生命都将受到巨大的影响,严重的话还可能因此而造成生物大灭绝。

事实上,就算是对于人类而言已经很浩大宽广的太阳系,其实也只是一个非常平凡普通的恒星系统,比起银河系而言,太阳甚至可以说是在一片汪洋中的一点砂砾,丝毫不起眼。

根据科学家们的常年观测和研究,他们发现银河系的中心是一个非常明亮的球状,这个“银心”到底是什么呢?

银心是什么

要想知道银心是什么,我们都先需要来简单了解一下银河系,当然,现代社会下想必很多人都已经完全知道银河系是什么样子的,如今我们只是稍微回顾一下。

银河系就如同一个巨大的椭圆形的盘面,其中有四条非常明显的主要旋臂,而且还都比较对称,之间相隔的距离大概为4500光年,除了这四条大型旋臂以外,还有许多小一点的旋臂,常常出现分叉、合并、扭曲等等各异的形态。

我们所在的太阳严格来说不属于这四大主旋臂任何一条上,而是在两条主旋臂中间的猎户臂的内侧,它的长度大概是20000光年,非常可能是从这两大主旋臂衍生出来的部分。

我们今天所要了解的银心,则是位于银河系的盘状平面和其自转轴的交点处,直径大概是20000光年,厚度都能有10000光年,在其银道面上较为凸出。

同时,银心还可以说成是银河系的中心区域,位于人马座的方向,太阳距离银心大概相隔32616光年,运行的方向与银河大概有着86°角度的偏离,公转的轨道大概属于是偏椭圆的形状,却也会受到周围比如质量不均等因素的干扰。

根据科学家们观测,太阳绕着银心公转一圈的时间需要2.25亿年到2.5亿年,轨道速度为每秒217千米,按照太阳如今的年龄,它已然绕着银心旋转了20到25次。

在以前,人类很难观测到银心,因为它与太阳系之间存在着大量的尘埃,人类看向银心的视线全然被拦住。

根据后来更先进的设备,我们可以发现在银心13046.4光年外的地方有一条氢流膨胀臂,也就是以每秒53千米的速度从银心向外膨胀的旋臂,大概含有1000万个太阳质量的中性氢,膨胀的方向正是太阳系。

正是因为这些物质的遮挡,早年人类很难利用光学望远镜看见银心,直到发明出了射电望远镜和红外观测技术,我们才发现了银心的样子。

根据科学家们的观测,银心中其实还有一个强射电源,被叫做是人马座A*,他们还在2002年宣布人马座A*是一个大质量致密体,质量大概是太阳的240万到280万倍,在后来甚至更改为太阳的431 ± 38万倍或者是410 ± 60万倍。

这种如此巨大集中的质量,很有可能是由于存在着超大质量的黑洞,再加上刚刚所说的银心不断向外喷砂的物质,极大可能就是黑洞导致的,因此我们可以判断出,银河系中心必然有巨型黑洞。

如果银河内部真的存在着黑洞,那么又会出现另外一个问题——为什么银心会这么“亮”?

为什么银心如此“亮”?

要知道在我们的认知当中,黑洞是连光线都无法逃逸的天体系统,如果银心有一个巨型黑洞,那么它将会拉扯周围的所有天体,并将它们吞噬,还会“吃掉”附近的光线,直到它们消失。

但是令科学家们没有想到的是,随着观测的不断深入,他们居然在银心发现了几十颗具有着非常明亮的光线的巨大恒星,体积大概是太阳的30到50倍,亮度更是超过了太阳的100倍。

根据这些存在于黑洞附近的恒星,科学家们认为,黑洞周围在一定的范围外,围绕着它旋转的气态物质或许将会发展成为恒星。

在过去,科学们一直在对银河系中心的各个天体进行观测,分析它们的活动规律和状况,而通过对一个叫做S2的恒星的追踪观测,科学家们证实了在S2的周围的确是有一个巨型黑洞。

因为S2质量比我们所在的太阳多了7倍,却一直在以每秒5000千米的速度进行公转,要知道地球也才每秒236千米而已。

科学家们认为,之所以S2会以如此快的速度进行15.2年一个周期的公转,正是因为它担心被附近的黑洞吸引“吃掉”,所以才会提高速度,与黑洞的引力相抵抗。

而根据研究和计算,这一个巨型黑洞的质量大概是太阳的430万倍。

同时,科学家们还发现银心中心在3.26光年的空间中存在着大量的恒星,数量高达4200万颗,密度非常高,达到了一立方光年的空间就有28.9万颗恒星的程度,是银河系中密度最大的地方,甚至比我们所在的太阳系周围的密度多了7200万倍。

也正是因为这些恒星的密度极高,所以集中起来的亮度也很强烈,如果我们与银心中间没有那些星际尘埃的遮挡,或许就能清楚地看见来自遥远银心的几千万颗恒星光芒,甚至或许将会比月球还要明亮。

科学家们曾经通过被放置在近地轨道的哈勃望远镜,根据其中的天文设备拍摄到了银心的照片,也向人们展示了最真实清晰的银河系中心的模样。

我们可以看见,银心散布着非常多大质量的恒星群,这么多的恒星聚集在一起,形成了一片异常明亮的场景,几乎看不出黑黢黢的宇宙背景。

科学家们还认为,由于银河系中心的黑洞,它们会不断吞噬核心处的恒星,并且在吞噬的期间也会因为分解而产生出巨大的能量,更会加剧银心的亮光,使得它看起来越来越明亮。

为什么银心能牵制住银河系?

之前我们也说过了,银河系中心的黑洞质量大概是430万个太阳加起来的质量,一般来说天体的质量越大,所具有的引力也就越强。

但是银河系中有着1000亿到4000亿颗恒星系统,就算是取中间值,假设银河系只有2000亿颗恒星,整个银河系的重量也高达1万亿个太阳质量。

对比下来,银心中的黑洞仅仅只有银河系的0.0005%左右,却能牵制住如此庞大巨量的银河系恒星群,这是为什么呢?

可能很多人不知道为什么会有如此的疑问,以太阳系作为例子,我们头顶的太阳质量是整个太阳系的99.86%,这才吸引住了系内大大小小的天体,将它们牢牢地“囚禁”在一定的距离,而不会旋转着就跑走了。

银心“凭什么”可以用这么少的质量拉扯住银河系呢?抱着这样的疑问,科学家们经过研究后,认为可能聚集在银心中的恒星也有起到一定的作用,是银心的黑洞,加上中心以及附近的恒星互相叠加后产生出来的效果。

换句话说,就是黑洞吸引中心区域的恒星,再由这些恒星将周围的高密度恒星束缚住,后者的引力又牵制着更远的恒星,一层一层的叠加模式下,也就使得银河系的框架越来越大,逐渐形成了现在的样子。

但是科学家们计算以后,发现其实就算是把黑洞和附近的层层恒星相加,这种方法固然有着一定的作用,但是银河系实在是太庞大了,这点引力作用完全无法让银河系的恒星们“乖乖听话”。

或许靠内侧的恒星们会被束缚,可是外侧的恒星必然不会受到太大的引力影响,它们将会随时挣脱,逃向远方。

后来,科学家们认为可能是银河系中存在的暗物质的作用。暗物质是宇宙中非常丰厚的物质,人类虽然无法直接观测到它的存在,却可以通过间接的方式估算出它,这些暗物质或许就是维持着银河系整体框架结构的重要因素,也正是因为它们,银河系才能够以0.0005%的银心黑洞重量,将整个银河系“安排”妥当,而不会散架。

通过估算,银河系的暗物质的质量应该是超过8000亿倍的太阳质量,但是因为人类的科技还很有限,当前无法直接观测到这些神秘且重要的暗物质。

结论

人类的科技发展时间其实还很短暂,过去的时间我们受到封建主制度和宗教势力的压迫和限制,无法发展科技,使得社会长期处在停滞的阶段。

从18世纪工业革命以来,一直到21世纪,也才短短300年的时间,而我们对于宇宙的探索更是短暂,宇宙之大远超人类所想,想要凭借目前几百年的科技去研究存在了138.2亿年的宇宙,这无疑是极其有难度的事情。

当然,有难度不代表着人类无法做到,在未来科技的大力发展下,我们相信人类能够将任何的不可能变成有可能。

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