就和人类的单位部门一样,宇宙也是有等级大小的。比如地球就是一颗行星,它属于一个恒星系——太阳系。
太阳系对于我们来说非常巨大,因为人类目前都没有飞出去。然而在宇宙中,太阳系只是起步,比它等级大的天体非常多。比如银河系、超星系团等。
不管天体等级有多大,都有一个统一的特征,那就是它们都在运动,并且都是围绕一个中心运动。比如太阳系也有自己的公转,中心天体是银河系,而银河系也围绕着一个未知的中心运动,就连巨大无比的超星系团也在围绕某个中心运动。那么是什么驱动宇宙运动的呢?
在人类的印象中,太阳系跟渺小一点都沾不到边,它的直径预计超过300亿公里,因为人类目前都没有确定太阳系的边界在哪里。而太阳系的质量是大约1.0014 M⊙,其中太阳本身占据了99%以上。
对于我们来说,太阳系是目前无法跨越的一个天体系统。然而放在宇宙中,系外有系,太阳系连宇宙中最基本的天体系统都不是,它仅仅是别的更大等级系统的小弟。太阳系属于另一个更大的天文体系——银河系。
在银河系里,太阳系干着行星一样的活儿,那就是公转。是的,太阳也有公转,并且公转速度高达220千米/秒,周期长达2.5亿年。
太阳系位于银河系的一个旋臂上,离银河系中心大约2.6万到2.8万光年,整体属于银河系比较靠外的位置。这是因为,银河系的年龄比太阳系大很多,年龄大约有100亿岁,而太阳系只有46亿岁,比起来年轻太多了。年轻的星就要谦虚一点,自然在位置上比较靠外。
太阳系围绕银河系中心运动,那么银河系中心有一个质量很大的天体。银河系有2.5×10^11±1.5×10^11个恒星,它们都在围绕中心运动,这就说明,银河中心不是一般的天体,它极有可能是一个黑洞,称为银心黑洞。
银河系的中心都是年纪很大的恒星们,它们中的许多早已经走完了自己的旅程,进入老年甚至死亡,要么留下一座冰冷的白墓碑——白矮星,要么留下一颗中子星,要么就是彻底成魔,沦为黑洞,吞噬一切物质,哪怕是光。
那么银河系就是宇宙中等级最高的天体系统了吗?当然不是,银河系虽然巨大,但排资论辈它也不是老大。
星系是宇宙中的一个天体系统称呼,又叫宇宙岛,英文名字叫Galaxy。大家一看会觉得熟悉,我们平时称呼银河系也是用的Galaxy,那银河系和星系是什么关系呢?其实银河系就是星系的一种,它的英文名严格来讲应该叫Milky Way Galaxy,翻译过来就是棒旋星系。
星系是构成宇宙的基本单位,也就是说我们的太阳系在宇宙中根本排不上号,是一个渺小的天体系统。太阳系的大,只是相对地球上的人类来说的大。
星系由恒星系、星云尘埃、暗物质等组成,里面还掺杂着白矮星、黑洞等。就目前已观测的宇宙中空间中,星系的总数可能达到一千亿个以上。虽然星系的质量很大,同时体积巨大,这导致密度,每立方米不足一个原子。
星系也有自己的形状,除了太阳系所在的银河系是棒旋星系,还有椭圆星系、透镜状星系、螺旋星系和不规则星系。一般来说,不特别说明,银河系就指代我们所在的星系。在我们的银河系周围就有着不少可以观测的星系,称为河外星系,如大、小麦哲伦星系,人马座星系等,它们是比银河还要小的星系,而仙女座星系就要比银河系大很多。
前面说到太阳在围绕银河系的中心运动,而银河系也在以某个中心做围绕运动。既然星系是宇宙中最基本的天体系统单位,那么比星系更大的是什么呢?星系之间会组成更大的集团,成为星系群或星系团,星系群又会聚集成更大的体系,叫做超星系团,分布在宇宙中巨大的空洞周围。
简单来说就是银河系(星系)<星系群或星系团<超星系团,围绕的那个中心就是超星系团中心物质。
超星系团在宇宙的结构中,是比星系团和星系群等级更大的存在,换句话说,它是这两者的直系领导。可观测的宇宙范围中,超星系团约有1000万个。
我们所在的本星系群就同附近的50到2500个同等级的星系群和星系团构成了一个超星系团,可以用本超星系团来称呼。超星系团的形状很像飘舞的头发丝,被称为大尺度纤维结构,室女座超星系团就是其中一条纤维。
有些超星系团只有大约2到3个星系群组成,有的则超过几十个的星系群或团。这样就是比较大的超星级团,一般直径在1亿光年以上。起初人们对于超星系团的定义很模糊,将我们躲在超星系团单独列了出来,而后来我们才会知道,所在的这个本超星系团,身处在十分“恐怖”的拉尼亚凯亚超星系团。
起初天文学家认为我们的本超星系团也就50来个星系团和群构成,并起名为室女座超星系团,我们的太阳系、银河系就在室女座超星系团里,其直径大约1.1亿光年。
2014年9月,美国天文学家布伦特·塔利和法国天文海伦·库尔图瓦,找到了拉尼亚凯亚超星系团。我们所在的室女座超星系团,只不过是拉尼亚凯亚的一部分而已。
拉尼亚凯亚超星系团的直径有大约5.2亿光年,囊括了10万个星系,室女座超星系团只不过在它一条纤维上。人类都多多少少存在“巨物恐惧症”,细思之下,拉尼亚凯亚超星系团实在是大到“恐怖”了。
拉尼亚凯亚超星系团的质量是银河系的大约10万倍,由三个大超星系团组成。除了室女座超星系团,还有长蛇-半人马座超星系团、孔雀-印地安超星系团。整个超星系团由大约300到500个已知的星系团和星系群组成,实际的数字只会你这个数值更高,因为部分超星系团会被银河系的隐匿带遮蔽,无法被天文望远镜观测到。
地球围绕太阳转、太阳系围绕银河系转,而银河系有围绕星系群或者星系团的中西旋转,这两个又会围绕室女座超星系团的中心旋转。拉尼亚凯亚超星系团的中心在长蛇-半人马座超星系团,叫做巨引源或者大引力源。那么由此类推,拉尼亚凯亚超星系团的也会围绕一个中心旋转,只不过我们现在并不知道。
整个宇宙就没有绝对静止的天体,所有的天体都在以自己的方式运动,一级一级提升,没有例外,哪怕是已经死亡的恒星也要遵守这个准则,甚至不可一世的黑洞也有乖乖旋转的中心。这让我们人类很好奇,俗话都说“生命在于运动”,而宇宙的蓬勃正是通过运动来实现的,如果说宇宙中只有一个永恒的话,那就是物质永恒运动。
那么是什么让宇宙不停地运动呢?我们有理由怀疑,宇宙的中心有一个质量超大的天体,在操控着这场运动,通过天体系统的等级高低,层层下传,最后落实到了地球身上。太阳系对于宇宙来说都很渺小,更不要说地球了,可我们再小也是宇宙的一份子,不可能有例外。宇宙不在乎地球,难道我们人类还不能在乎我们的家园吗?
可是我们知道,运动是需要能量的,就以我们的地球为例,公转是太阳引力的产生的,但是自转是因为角动量堆积开始的。在地球形成初期,曾经受到过各方面的撞击,但堆积的角动量达到一个临界点后,地球开始自转。
由于宇宙是真空的,没有什么空气阻力,因此理论上一旦运动,基本上既不会停下来。可实际上宇宙中还是有其他物质来消耗地球的角动量的,比如月球。因此地球的角动量整体是在减小,地球的自转是在变慢的。
那么宇宙运动的能量来自哪里呢?
宇宙中有一个有趣的现象,那就是爆炸不意味着毁灭,反而意味着新生。比如超新星大爆炸,看似是一颗恒星的生命走到尽头了,其实也是另一颗恒星的诞生,因为超新星爆炸会产生星云,这是诞生恒星的关键。也是,毕竟我们的宇宙就是因为一场爆炸产生的。
在大约140亿年前,宇宙还不是宇宙,只是一个点,所以质量都集中在这里,没有时间和空间。人类至今也没有搞清楚爆炸的契机是什么,只知道从这场爆炸开始,宇宙就诞生了,爆炸最初产生了各种粒子,爆炸还产生了巨大的能量。
这个能量使得初生的宇宙混沌不堪,所有的粒子都在乱跑,在互相的碰撞中,它们互相结合形成了原子。宇宙中的第一个原子是氢原子,也是从它开始,通过核聚变反应,得到了后续的其他原子。
这个能量还让宇宙出现了膨胀,仿佛一股永远不停息的吹气球,直到今天我们的宇宙依然在膨胀,而且速度并没有因为体积变大就变慢。按照光速原理,我们的宇宙正常变大是在140亿光年的直径,然而事实上,宇宙的直径高达960亿光年。而爆炸也让整个宇宙的物质再也停不下来。
想象一下膨胀就是吹进气球的那一股气,各种天体就是气球里装的千纸鹤,当往气球里面吹气的时候,这些千纸鹤就会飞起来,随着气流在里面转动。如果一直吹千纸鹤就会一直飞旋。而宇宙的膨胀就是这股一直没有停下来的气,即使过了140亿年,依旧没有耗尽当年宇宙爆炸的能量,宇宙还在膨胀,只要膨胀一天不止,宇宙各天体就会一直运动下去。
有人问,我们连太阳系都出不去,为何还要将精力花在研究生命银河系、超星系团上?我们现在基本上就不能到达这些天体单位。
探索就是这样的,遥想当初伽利略用天文望远镜观测太空时,我们人类还笼罩在腐朽的地心说之下,更不要说飞向太空了。这么一看,研究来研究去有什么意义呢?大约300多年后,人类飞上了太空,甚至向八大行星发射了探测器,这里面就用到了当年先驱们研究时用到的数字资料。
有的时候探索宇宙,不是为了现在要怎么样,而是为了未来!