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回顧:每秒630公裏!地球在宇宙中飛奔目的地為1.5億光年外的巨引源

2024-06-24科學

茫茫宇宙,身處在地球上的你望向滿天繁星時是否有過疑問: 人類將何去何從?太陽系未來會是什麽樣子,地球的變化會怎樣?

如果你曾有過這些問題,那麽祝賀你,你有著 與當今科學家相同的思考 。人類對於宇宙的研究其實並沒有多長時間,雖然在天文學上能夠追溯到古文明時期,但要進行系統全面的科學分析,必須得 從伽利略、牛頓時代開始

也就是說, 人類真正認識宇宙是從16世紀開始 。顛覆了以往認知的 日心說 在天文學方面給人類帶來了 全新的思考 ,牛頓的各項發現和理論讓人們重新審視宇宙。如今在科學家的觀察下, 地球未來的命運會有多種結局,而最終的走向可能是宇宙深處的「巨引源」。

相對運動

巨引源距離我們有1.5億光年之遠,但巨引源的存在讓地球以每秒630公裏的速度向宇宙深處飛去。 為何我們在地球上無法感知到如此快的速度?或者說地球是以怎樣的運動狀態朝著巨引源駛去?

在這裏先說答案,因為 宇宙尺度夠大,時間不夠久 。我們都知道物體運動是相對靜止,同時又是 絕對運動 的,在宇宙中基本上也可以這麽理解。

如果我們想要在地球上觀察天體運動,首先要明白視差的問題。在宇宙的大尺度下, 視差 由於地球的公轉使得 我們對於天體的觀察會發生因相對運動出現的移動改變

如果在近距離的觀察下,當地球環繞太陽一圈時,就會看到 較近恒星的周期性變化 ,這種變化實際上並不是恒星移動所導致,而是因為 地球的移動 。不過這種視差變化通常 難以用肉眼發現 ,包括普通的天文器材,必須借助大型天文儀器才能夠很好的觀測到這種視差。

對比於天上的星星來說,這種 視差變化會更加微弱 ,因為 每個恒星之間的距離相隔十分遙遠 ,必須透過長期的觀察才能看到較為明顯的變化。視差變化的的計算能夠有效地幫助我們 更加清楚地看到天體變化規律

神秘重力

事實上, 天體間的這些相對運動都來源於物體的重力 ,重力的作用使得宇宙的一切都在不停地進行對抗運動。地球在自轉時跟隨著太陽運動,太陽本身又是星系中的主體,它也會跟隨著銀河系一起運動。所以除了地球本身, 銀河系也不是靜止不變的 但你可能要問,那銀河系被吸引的重力源是來自哪裏?

人類要想研究宇宙,必須得從 「宇宙微波背景」 開始。當今科學界對於宇宙的起源學說基本上都一致認可 「大爆炸」 ,大爆炸所留下來的熱輻射作為遺留痕跡,就是我們所說的宇宙微波背景輻射。這是一種 充滿整個宇宙的電磁輻射 ,頻率在微波範圍,它作為 宇宙中最古老的光 ,觀察微波輻射。是人類 研究宇宙起源非常重要的觀察手段。

科學家最初觀測宇宙微波背景主要是來自於理論,實際首次預測是在1948年,由拉夫和羅拔兩位科學家共同進行觀測,並評估此 背景輻射為28克耳文 。根據目前的理論依據和觀測結果,宇宙在經歷大爆炸後進入「再復合」時期,正是這期間的變化遺留了這種熱源。 微波背景輻射的光譜能夠揭示目前人類所觀測到的宇宙變化

科學家在觀測期間,並對宇宙進行測繪時,他們驚訝地發現, 銀河系一側的溫度看起來要比另一側稍微高一點 。這種溫差十分微小,只有 萬分之一 。不過正是因為這種細微的變化,證明了我們所處的星系是在進行 空間高速運動 。不過當時的觀測手段並不先進,人們還無法對其進行更詳細的解釋。

進入21世紀後,某個英美天文學觀測團隊對此有了重大發現,該科學團隊利用紫外波段拍攝到了 室女座星系群 的一些區域。這其中的星系群包含超過 1300個星系 ,而這些星系都被擠在一處直徑大約 6500萬光年的區域

強力的重力把如此多的星系,包括我們的銀河系,都 被拖向它的中心深處 整個吸引過程非常緩慢平糊,但最終所有的一切可能都會被它吸去, 科學家把這看不見的地方稱之為 「巨引源」。

巨引源

由於銀河系臂旋的存在,其中的 星雲、星系團以及各種塵埃氣體和輻射都會阻擋我們的觀察視線 ,就像拍照片時阻礙拍攝的東西。人類目前的觀測手段通常都是天文望遠鏡,如果 只是用傳統的光學望遠鏡的話,是無法觀測到巨引源的 。好在科技發達的今天,科學家可以利用 X光和射電望遠鏡 來觀測、描繪這種奇特現象。

我們現在可以很直接地用一段簡短的文字來闡述這個現象,但巨引源從推測到實際發現,科學家們可是耗費了幾十年的時間去論證。

科學家研究宇宙微波背景時,還有一個相關的電磁輻射研究,這種現象的研究在物理學上被稱作 「紅移」 。在可見光波段,電磁輻射表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離。宇宙學中的紅移,其機制為 空間的度規膨脹 ,這種機制說明了在遙遠距離的星系、類星體等宇宙物質之間的光譜紅移現象,同時也 為宇宙膨脹和大爆炸提供了模型支持

20世紀初,由哈伯等人首次觀測到銀河系外的星系 紅移與藍移 ,哈伯在觀測時發現距離和紅移間有略微的關聯, 距離越遠紅移量越大 。「哈伯定律」很好的解釋了這種現象之間的關聯性,這種關聯還需要廣義相對論下「空間度規膨脹宇宙論」模型來解釋。因此在這些理論模型下的建設, 我們的宇宙是不停地在膨脹

也正是這個時期,科學家們開始了 對宇宙尺度和空間結構展開了爭論 。最開始關於宇宙結構的爭議是源於 恒星的階層 ,1989年以前,人們對恒星結構以及由恒星、星系不斷組成的層次中認為星系團是最大結構,而且 在宇宙的分布是較為均勻的

但在紅移上的觀察,發現了 大尺度結構的超星系團 ,而這些超星系團之間還存留了許多空洞的空間,每個空洞間的跨度至少在 十億光年 。「紅移巡天」的觀測資料收集為科學家們展示了一個截然不同的宇宙樣貌,巡天的觀察展示了宇宙大尺度的結構,並把超星系團間的空洞尺度稱作 「浩瀚界限」

大尺度結構為我們展示了地球所處的室女座超星系團,眾多星系團組成超星系團的結構,分布顯示出的 超星系團面大多都是空洞地區 。整個狀態就像是 「泡沫」 一般,總體呈現為長纖維的絲狀結構,這種被「拉長」了的差距以長蛇-半人馬超星系團和LSC超星系團為例, 兩者的邊際處從3千萬秒差距延伸至6千萬秒差距

所有的這一系列觀察和研究,無論是長蛇-半人馬超星系團還是室女座超星系團, 包括幾千萬秒差距外的所有物質都以大約每秒630公裏的速度朝著巨引源飛去 。根據科學家的預估計算,巨引源應該在矩尺座星系團附近,同時也離巨蛇座和人馬座不遠。

合並還是停止

考慮到這些巨型星系團本身就存在驚人的質素,但這個質素似乎 不足以抵擋巨引源所帶來的牽扯 ,這意味著應該 還有其他更強大的東西在引導著這一切

「英國劍橋大學的天文學家近年來透過自動化測量器材,從英國施密特望遠鏡巡天調查系統中發現了更為龐大的超星系團」。

該超星系團被命名為 「哈洛-夏普力」 ,夏普力超星系團有 超過8000個星系 ,如今我們所處的室女座、諾瑪超星系團以及周圍其他一切物質都在朝向夏普力走去。

夏普力的超級重力和龐大星系團使它成為了 10億光年觀察範圍內最大的星系集群 。除此之外,在今天新的觀測數據下,不僅是夏普力超星系團, 還有其他大量的星系群和星系團都在貢獻自身的重力 。對於巨引源的全部了解基本上也就在這個位置了,如果想要繼續觀察,我們只能等待未來的新發現和理論研究了。

不過大家並不用擔心未來會出現糟糕的局面,或者說這本身就是自然的一部份。 巨引源的存在至少已有百億年的歷史,但它並沒有改變地球或者太陽的執行軌域 。所有的一切不過是在照常執行,所有的星系都會逐漸靠近,彼此吸引,最後 融合為新的星系

實際上所有一切的星系團最終的演變可能 都會朝著巨引源方向靠近 ,它本身就是宇宙變化的一種結果,也許巨引源是宇宙深處的一個 重力聚集區 。另外,有眾多超星系團組成的巨引源也 不會永久存在 超星系團會逐漸分散開,而小的星團則會自我維持原有的狀態

除此之外,科學家對宇宙膨脹的觀察還推測有 「暗能量」 的存在。暗能量廣泛的存在於宇宙之中, 占據宇宙空間的70% ,暗能量的作用使得星系間的距離不斷變大,是一種 與重力對抗的能量

根據宇宙論假說的大撕裂,另一種 「幻能量」 的存在還會造成宇宙 以指數函數增加發散擴張,讓重力失去原有的作用 。這時會將室女座等超星系團 徹底撕裂 ,所有的物質甚至包括原子。研究宇宙膨脹將會是預言宇宙未來的一個關鍵。

結語

宇宙本身就是自然的一部份,如同所有事物一樣,都會從開始到結束的一個過程。巨引源也不過是其中的一個環節,它在引導著周圍一切變化。況且,從宇宙尺度上來看, 人類和生命事物及所有一切都顯得微不足道,至少我們永遠也看不到這一天的到來

無論是這一切因巨引源的聚集而塌縮,還是在宇宙大膨脹中被撕裂。人類不需要對此擔心過多,相信在以後的研究中,科學家們會 找到一個新的方向去認識宇宙本身