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太陽每年狂奔70億千米,為什麽銀河系的星星位置仍然不變?

2024-11-05科學

宇宙是一場永不停歇的舞會,每一個天體都在旋轉、舞動,演繹著宇宙的壯麗詩篇。我們的太陽,這顆看似穩定的恒星,實際上正帶著它的行星家族,以每年 70 億公裏的速度在宇宙空間中穿梭。

想象一下,這相當於太陽在不到一年的時間裏,就飛越了冥王星的軌域。而人類的探測器,卻要花費十年才能到達這顆冰冷的矮行星。如果我們能擁有太陽的速度,或許此刻早已踏足於太陽系之外的星際空間,探索著未知的宇宙奇觀。

我們熟知地球繞太陽公轉,但你是否想過,太陽本身也在進行著更為宏大的公轉?太陽的公轉,相較於太陽系內行星的公轉,更加壯闊,其速度之快,周期之長,都遠超我們的想象。

要逃離太陽系的重力束縛,需要達到第三宇宙速度,即每秒 16.7 公裏。即使是人類最快的探測器——旅行者 1 號,也需要借助木星的重力彈弓才能達到這個速度。而太陽,卻以 220 公裏 / 秒的速度,輕而易舉地繞著銀河系中心旋轉。

在太陽系中,海王星的公轉周期最長,它的一年相當於 164.8 個地球年。如果算上已經被降級為矮行星的冥王星,那麽它的公轉周期則更長,達到了驚人的 247.94 個地球年。 而太陽的公轉周期,更是長達 2.7 億個地球年。

這意味著,上一次太陽位於現在這個位置的時候,地球上還是二疊紀時期,恐龍尚未出現,生命演化的舞台才剛剛拉開帷幕。 那麽,太陽究竟圍繞著什麽旋轉呢? 答案是位於銀河系中心的一個超大質素黑洞 ——人馬座 A*

這個神秘的天體,擁有著相當於 400 多萬個太陽的質素,它的重力掌控著整個銀河系的恒星,包括我們的太陽。 或許你會擔心,太陽最終會被這個巨大的黑洞吞噬。但實際上,在太陽被吞噬之前,它早已走完了自己的生命歷程,變成一顆黯淡的白矮星。

最終被黑洞吞噬的,只是太陽的殘骸,而不是我們熟悉的太陽系。銀河系中,所有的恒星都像太陽一樣,在圍繞著銀心黑洞旋轉,它們的位置在不斷變化。然而,我們在地球上看到的星空,卻似乎亙古不變。

幾千年前的星圖,至今仍然可以使用,這是為什麽呢?這是因為,雖然恒星每年移動的距離以數十億公裏計,但這在浩瀚的宇宙尺度下,卻顯得微不足道。

就像兩只螞蟻在一張巨大的紙上爬行,即使它們用盡全力,在我們看來,它們的移動距離也幾乎可以忽略不計。太陽和其他恒星,就像這兩只在紙上爬行的螞蟻,它們的運動範圍,相對於整個宇宙來說,實在太小了。

地球對於它們而言,就像一個廣闊無垠的宇宙。因此,並非星星的位置不變,而是它們的變化太小,以至於人眼無法察覺。要觀測到恒星位置的明顯變化,需要幾十萬年甚至幾百萬年的時間。

而人類的壽命如此短暫,根本無法見證這樣的變化。幾百年的時間,對於宇宙來說,只是彈指一揮間,所以幾千年前的星圖,至今仍然可以使用。如果想要看到一顆星星的位置發生顯著改變,或許需要從人類誕生之初就開始觀察。

此外,盡管恒星都在圍繞銀心黑洞旋轉,但它們的運動並非雜亂無章。在相對較短的時間內,它們會維持相對穩定的位置。 當然,這裏的 「短時間」指的是恒星的公轉周期,而不是人類的時間尺度。

太陽的公轉周期長達 2.7 億年,這遠遠超過了絕大多數物種的生存時間。這就好比我們能夠在地球上觀察到一個完整的月相周期,但如果要在太陽上觀察其他恒星的變化,則需要 2.7 億年的時間。

人類的壽命太短,太陽的運動距離在宇宙尺度下也太短,這使得我們難以直接觀測到恒星位置的變化。然而,人類擁有智慧,我們可以透過科技手段來彌補這一缺陷。

文學家透過持續觀測恒星,並將觀測數據輸入電腦程式,可以模擬恒星未來的運動軌跡。例如,科學家已經模擬出北鬥星在 10 萬年後的形狀,它將從我們熟悉的「鬥」形,變成「鏟」形。

同樣,我們也可以利用電腦程式,模擬出 10 萬年前的北鬥星的形狀。 然而,天文學家也發現,夜空中有些星星確實比以前暗淡了。 2015 年,瑞典國家天文台透過對比 2007 年的照片發現,豺狼座方向少了一顆星星。這或許與黑洞的吞噬有關。

銀河系中存在著大量的黑洞,其數量可能超過一億個。人馬座 A* 並非其中最大的,例如 M87 黑洞的質素就達到了太陽的 65 億倍。甚至有人猜測,銀心可能存在一個黑洞群,人馬座 A* 只是其中之一。人們擔心黑洞會吞噬太陽系,這種擔憂並非毫無道理。

黑洞本身也在運動,它們的運動軌跡目前仍然是一個謎。宇宙中還存在著流浪黑洞,例如 SDSSJ0927+2943 ,它的質素是太陽的 6 億倍。如果這樣的流浪黑洞進入銀河系,將會帶來難以預料的後果。

黑洞比我們想象的更加復雜,它們有著不同的類別,例如旋轉的和不旋轉的,帶電的和不帶電的。 2022 年, NASA 公布了一段黑洞吞噬星雲的聲音,這讓我們對黑洞有了更直觀的認識。宇宙的奧秘,還有待我們進一步探索。