宇宙深處,距離我們大約1.5億光年的地方,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個引力異常的區(qū)域,它像一個無底深淵,對大約4億光年內(nèi)的所有星系產(chǎn)生強(qiáng)大的引力影響,包括銀河系和周圍的其他星系。
這個被稱為巨引源的區(qū)域至少具有銀河系質(zhì)量的1萬倍以上才能產(chǎn)生如此強(qiáng)大的引力。科學(xué)家們尚未完全理解巨引源的本質(zhì)是什么,只能將其稱為一個引力異常的區(qū)域。
人類是如何發(fā)現(xiàn)巨引源的
在20世紀(jì)60年代,人類首次發(fā)現(xiàn)了來自宇宙空間背景的熱輻射,這是宇宙大爆炸后留下的最古老的光。研究背景輻射時,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)它的溫度分布不均勻,銀河系一側(cè)的溫度略高于另一側(cè),暗示著銀河系的高速運動。
事實上,從微觀到宏觀,宇宙都不存在絕對的靜止?fàn)顟B(tài)。地球每秒以30公里的速度繞太陽運動,而太陽本身每秒則以220公里的速度繞銀河系中心的黑洞運動。
通過對近400個橢圓星系的分析,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)銀河系和數(shù)億光年內(nèi)的所有星系都以每秒數(shù)百公里的速度向長蛇座和半人馬座移動,這表明在那個區(qū)域隱藏著一個巨大的引力中心,距離地球約1.5億至2.5億光年,天文學(xué)家將其命名為巨引源。
然而,巨引源所在的天區(qū)被銀河系的隱藏帶所遮蔽,無法直接觀測。由于銀河系銀塵眾多,地球位于銀河系磁盤的一側(cè),被大量恒星和塵埃遮擋,使得包括哈勃望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡難以穿透塵埃帶觀測銀河系后方的空間。
根據(jù)天體系統(tǒng)的分布情況,從銀河系到其他天體系統(tǒng)都屬于質(zhì)量更高、重力更強(qiáng)的上級天體系統(tǒng)。例如,銀河系、仙女星系、麥哲倫星云等50個星系構(gòu)成了一個星系群,覆蓋了直徑約1000萬光年的區(qū)域,而這個星系群則屬于更大范圍的侍女座超星系群,包括大約100個星系群和星系群。
我們的銀河系位于本星系群的邊緣,并朝室女座星系團(tuán)的核心區(qū)域移動。如果我們進(jìn)一步擴(kuò)大觀測范圍,會發(fā)現(xiàn)直徑約1.1億光年的室女座超星系團(tuán)只是更大宇宙結(jié)構(gòu)的一部分,它覆蓋了5.2億光年的范圍,質(zhì)量相當(dāng)于10萬個銀河系的拉尼亞凱亞超星系團(tuán)。
據(jù)目前所知,宇宙中最大的結(jié)構(gòu)是大規(guī)模的纖維結(jié)構(gòu),它形成了一個巨大的網(wǎng)絡(luò),而像拉尼亞凱亞超星系團(tuán)這樣的超星系群則是構(gòu)成宇宙網(wǎng)絡(luò)的纖維之一,而我們的銀河系只是宇宙網(wǎng)絡(luò)上的一個微小節(jié)點。
從天文學(xué)家繪制的星系運動分布圖可以看出,所有星系就像河流一樣蜿蜒流動,最終匯聚到一個巨大區(qū)域,那里是拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的重力中心,也是巨引源所在的地方。
隨后,在射電望遠(yuǎn)鏡的幫助下,科學(xué)家們在巨引源區(qū)域發(fā)現(xiàn)了一個巨大的星系,即矩尺座星系。矩尺座星系中充滿了大量的古老星系,其中一些甚至比銀河系大五倍。
由于星系的密集,許多星系相互碰撞,釋放出大量無線電波,被人類探測到。
矩尺座星系團(tuán)的質(zhì)量并不足以提供足夠的引力,使周圍數(shù)億光年范圍內(nèi)的星系更加接近它。隨著對該區(qū)域的深入研究,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個更大的超星系系統(tǒng),被稱為沙普利超星系系統(tǒng),它包含8000多個星系,總質(zhì)量超過數(shù)萬個銀河系。
在沙普利超星系系統(tǒng)附近,天文學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了許多其他星系團(tuán)和星系群,它們都可能為巨引源提供部分引力。
因此,科學(xué)家推測,巨引源可能不是一個超大質(zhì)量的物體,而是一個象征著引力中心的位置,就像一個盆地的底部,是所有星系和星際塵埃最終聚集的地方。
或許你會問,既然包括銀河系在內(nèi)的所有星系都朝向巨引源移動,那它們最終會發(fā)生碰撞嗎?
根據(jù)大爆炸宇宙模型,我們的宇宙正在經(jīng)歷加速膨脹,而這是由占據(jù)宇宙總質(zhì)量70%的暗能量所驅(qū)動的。加速膨脹的過程逐漸增大了星系之間的距離。
盡管銀河系向巨引源的方向移動,但考慮到宇宙膨脹引起的退行速度,實際上我們是遠(yuǎn)離巨引源的。
從宏觀宇宙的角度來看,引力只在1億光年的范圍內(nèi)起作用,這也是銀河系和仙女星系約40億年后發(fā)生碰撞的原因。
對于距離超過1億光年的巨引源而言,暗能量產(chǎn)生的排斥力遠(yuǎn)大于天體間的萬有引力,因此巨引源內(nèi)的天體密度會越來越小。
此外,根據(jù)理論推算,在幾億年后的遙遠(yuǎn)未來,所有星系都會相互遠(yuǎn)離,直至它們崩潰。恒星和行星將被撕裂,最終所有基本粒子都會崩潰,這也是科學(xué)家對宇宙最終命運的猜測之一,被稱為大撕裂。
根據(jù)科學(xué)家的計算,如果宇宙的終極命運確實是大撕裂,并且大撕裂真正發(fā)生,那至少還要過去550億到900億年的時間。