银河系在绕着何物旋转?那个区域几乎是一片虚无
在浩瀚的宇宙中,地球就像一艘巨大的宇宙飞船,载着我们围绕着太阳,但同时,太阳也不是静止不动的,它也在驱动我们太阳系的众多天体围绕着银河系的中心。在一个更宏观的层面上,银河系在围绕什么运行?为了回答这个问题,我们需要了解为什么太阳会绕着银河系的中心运行。人们可能会认为银河系中心有一个超大质量的黑洞,是这个黑洞的引力导致太阳围绕银河系中心运行,但事实并非如此。银河系中心的超大质量黑洞被称为人马座A*,它的质量约为太阳的430万倍,与太阳相比,它的质量非常大,但别忘了,银河系的所有物质,包括数以千亿计的恒星,都在围绕银河系的中心运行。
银河系中心。根据天文学家的估计,银河系的质量至少是太阳的一万亿倍,而简单的计算表明,人马座A*的质量只有银河系质量的0.00043%,我们都知道,重力与质量成正比,所以人马座A*的质量只有银河系质量的0.00043%。人马座A*的质量所产生的引力无法束缚整个银河系。事实上,太阳围绕着银河系的中心运行,因为它是银河系共同的质量中心。为了理解这一点,我们把注意力转向太阳系中的冥王星和它最大的卫星--卡伊恩。观测结果显示,冥王星和卡伊恩确实都在围绕一个看不见的点运行,但冥王星比卡伊恩更接近那个点。
为什么呢?引力是一种相互作用,这意味着当冥王星对卡伊恩施加引力时,卡伊恩也以同样的比例对冥王星施加引力,如果不发生其他情况,这两颗行星会相互碰撞。这并没有发生,因为冥王星和卡云是围绕着它们共同的质量中心做圆周运动的,它们之间的引力在这个圆周运动中成为向心力。因此,前面提到的看不见的点就是冥王星和卡戎的共同质心的位置。同样,地球围绕太阳运行的过程更应该被描述为地球和太阳都围绕它们的共同质心运行,只不过由于太阳的质量比地球大得多,这个共同质心就位于太阳内部。
在这个过程中,太阳的轨迹是极其模糊的,一般来说是微不足道的。我们可以看到,银河系中的许多物体,包括太阳,实际上都在围绕整个银河系的共同质心运行,所以如果我们问银河系在围绕什么运行,答案是一个比银河系更高的引力系统--整个母星团的共同质心。整个本星团的共同质量中心。本星团是一个延伸约1000万光年的结构,包含约50个星系和矮星系,其中仙女座是最大的,银河系是第二大,由于这两个星系占了本星团的大部分质量。因此,整个星系群的共同质心位于仙女座和银河系之间,那里除了极薄的星际物质外几乎什么都没有。
值得注意的是,银河系的这种轨道状态是不稳定的,因为根据天文学家的说法,银河系和仙女座星系正在不断靠近,预计在大约30、75亿年后,这两个星系将发生碰撞,并合并成一个巨大的椭圆星系,到那时,银河系可能只是在围绕整个地方集团运行。
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