科學家們的研究表明,宇宙中的一切天體都在持續運動中,宇宙並非靜止。這一點,從夜空中日復一日、年復一年閃爍的星星便可看出。在漫長的時間尺度上,宇宙萬物都在不斷運動,沒有什麽是絕對靜止的。地球自誕生起就不斷自轉和公轉,自轉周期約為24小時,公轉周期約為365天。地球圍繞太陽公轉的同時,整個太陽系也在銀河系中心旋轉。這種運動不僅賦予宇宙秩序和活力,還帶來了人類難以想象的壯觀碰撞。距離地球254萬光年外,存在一個名為仙女座的大星系。
仙女座星系擁有約1萬億顆恒星,相比之下,我們的銀河系有1000億至4000億顆恒星。這一數量對比凸顯了仙女座星系的巨大規模。根據科學家的電腦模擬,銀河系與仙女座星系預計將在40多億年後發生碰撞。2020年,【天體物理學】期刊發表的數據顯示,哈勃望遠鏡觀測到仙女座星系外圍的系暈與銀河系系暈已有重合跡象。系暈是圍繞銀河系的一個球狀區域,主要由暗物質構成。暗物質之所以難以探測,是因為它不發出電磁輻射,只能透過重力相互作用進行研究。
光經過暗物質區域時會發生彎曲,這種現象被稱為重力透鏡效應。在星系的邊緣區域,如仙女座星系的光暈,其直徑約為200萬光年。相比之下,銀河系的光暈較小。若考慮這兩個星系的光暈,那麽銀河系與仙女座星系實際上已經開始相互碰撞。面對這種情況,人們可能會擔憂地球會受到影響。但科學家指出,由於宇宙空間的廣闊,兩個星系的碰撞對地球的影響微乎其微。以比鄰星為例,它距離我們4.2光年,即使在縮小太陽直徑至1厘米的情況下,比鄰星仍像是一個距離280公裏外的玻璃球,顯示出宇宙尺度的巨大。
盡管銀河系與仙女座星系徹底碰撞,對地球的影響也將微乎其微。這更像是兩個星系的和諧融合,而非激烈碰撞,僅僅是星系中的天體數量會有所增加。屆時,兩個星系中心的黑洞將合並成一個更大的黑洞。值得一提的是,澳洲的科研團隊在2020年5月25日的【自然-天文學】雜誌上發表了關於108億光年外「星際戰爭」遺跡的研究。光年是衡量距離的單位,一光年等同於光速飛行一年的距離。因此,108億光年即表示光速飛行了108億年,這一距離對我們而言極為遙遠。當人們看到這些戰爭遺跡時,外星文明往往成為首個聯想,科幻電影中經常描繪外星文明為爭奪宇宙資源而發動戰爭的場景。
科學家研究顯示,該星系中間區域的物質缺失,暗示了其曾遭受大規模星系的強烈撞擊。據此推測,遠古時期,一個巨大的星系猛烈地撞擊了這個星系,導致中間區域的物質被帶走,形成了現今我們所見的形態。在宇宙中,星系間的碰撞與融合是常有的現象。雖然由於星系空間的廣闊,天體間的碰撞概率較小,但一旦發生,其破壞力將是巨大的。特別是質素巨大的天體,其撞擊產生的力量更加驚人。目前,科學家發現的最大質素天體是黑洞,普遍認為黑洞是由大質素恒星發生超新星爆炸後形成的,且已知的黑洞形成方式有四種。
宇宙中的大多數恒星級黑洞,源於大質素恒星的消亡。恒星消亡後,根據其質素,可能演化為白矮星、中子星或黑洞。特別地,質素超過太陽30倍的恒星,當其內部核聚變開始生成鐵元素時,會引發超新星爆炸。在這一剎那,恒星內部的輻射壓消散,重力占據主導,導致所有物質向中心聚攏。這一過程中,恒星內部的高溫高壓直接催生黑洞,隨後黑洞迅速吞噬周圍物質,最終形成質素至少為太陽三倍的黑洞。科學家研究顯示,大多數黑洞的質素介於太陽質素的3倍至100倍之間。
除恒星自然形成的黑洞外,還存在宇宙大爆炸後形成的黑洞。例如,我們銀河系中心的人馬座a*,其質素約為太陽的430萬倍,這種規模的黑洞不可能由超新星爆發形成,而是宇宙大爆炸的產物,科學家稱之為原始黑洞。此外,星系碰撞也能催生黑洞。當兩個超大質素恒星相撞時,其巨大的質素和勢能,使它們無需經歷超新星爆炸階段,直接在重力和勢能作用下形成黑洞。同樣,中子星因質素巨大,其碰撞時產生的勢能足以形成高溫高壓,進而形成黑洞。
盡管科學家對黑洞的了解尚淺,但它無疑是宇宙中最神秘的存在之一。黑洞能吞噬周圍的一切,連光也無法逃逸。至於黑洞內部的結構,目前仍是科學界的研究焦點。有的科學家認為它內部空間極度扭曲,而另一些則猜測黑洞與白洞相連,形成了可以穿越時空的蟲洞。然而,這些都只是猜測,真相仍有待揭示。與此同時,銀河系與仙女座星系的融合也引起了人們的關註。盡管它們已經開始相互靠近,但真正的融合還需要40億年的時間。如果人類能夠幸存至那時,我們將有幸目睹這一壯觀的宇宙現象。此外,科學家們還認為,宇宙中的天體運動不僅受重力影響,暗物質也起到了重要作用。這些研究不僅揭示了宇宙的奧秘,也為我們理解宇宙的未來提供了重要線索。
早在1933年,科學家弗裏茨·茲維基在研究後發座星系團中的8個星系時,提出暗物質概念。他透過兩種方法估算星系團質素:一是分析星系運動速度,利用速度與重力的關系間接推算,得出的質素稱為力學質素;二是依據星系亮度和恒星質素的關系進行估算,得出的質素稱為光度質素。結果顯示,力學質素高出光度質素400倍,暗示著大部份質素來自我們看不見的物質,即暗物質。
1936年,冼佳亞和史密斯在研究處女座星系團時,發現即使考慮星系中的所有氣體、塵埃、等離子體、類恒星天體和行星,也只能增加約15%的質素,這遠不足以解釋星系間的空隙。因此,科學家們推斷宇宙中必定存在一種我們無法直接觀測到的神秘物質,這就是所謂的暗物質。研究表明,由氫、氦等原子構成的普通物質僅占宇宙總質素的4.9%,而暗物質則占據了26.8%,是普通物質的5倍多。剩下的68.3%則是暗能量,這種能量不斷推動宇宙膨脹,至今我們的宇宙仍在超光速膨脹中。
宇宙的不斷膨脹對人類而言並非佳音,它意味著我們可能永遠無法觸及宇宙的邊界。科學家們為尋找暗物質付出了巨大努力,多個國家紛紛建立實驗基地。中國亦不例外,四川的2400米深地下實驗室,作為世界之最,其選址由清華大學副校長發現,經過深入研究,自2010年起投入運作。然而,至今科學家們仍未能捕捉到暗物質,其神秘性超乎想象。若能發現暗物質,無疑將極大推動人類科學的進步。
雖然人類已經跨越了地球的邊界,但對宇宙的理解仍停留在表面。宇宙中隱藏著眾多未知,等待我們去探索。作為地球上最具智慧的生物,自誕生以來,人類就不斷地追尋世界的秘密。隨著科技的不斷發展,未來人類或許能夠解開宇宙中的所有謎團,甚至發現暗物質。期待這一天的到來,讓我們共同為人類的夢想加油。對此,各位有何看法?