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银河系在绕着什么转?那里几乎是一片虚无

在茫茫的宇宙中,地球就像是一艘巨大的宇宙飞船一样载着我们围绕着太阳公转,与此同时,太阳也不是静止不动的,它也一直在“带领”着太阳系中的众多天体围绕着银河系中心公转。

那么在更宏观的层面上,银河系又在绕着什么转呢?要回答这个问题,我们需要先来了解一下为什么太阳会绕着银河系中心转。或许你会认为,银河系中心有一个超大质量黑洞,正是在这个黑洞的引力束缚下,太阳才会绕着银河系中心转,然而实际情况却并不是这样。

位于银河系中心的那个超大质量黑洞被称为“人马座A*”(Sagittarius A*),其质量大约为太阳质量的430万倍,与太阳相比,它的质量确实非常巨大,但别忘了,银河系中包括数千亿颗恒星在内的所有物质,都是在绕着银河系中心转。

根据天文学家的估算,银河系的质量至少是太阳质量的1万亿倍,简单计算一下可知,“人马座A*”的质量只占到了银河系的质量0.00043%,而我们都知道,引力的大小与质量成正比,所以仅凭“人马座A*”的质量,其产生的引力是无法束缚住整个银河系的。

实际上,太阳之所以会绕着银河系中心转,其实是因为那里是整个银河系的共同质心所在,为了理解这一点,我们不妨请目光转到太阳系中的冥王星以及它最大的卫星——“卡戎”。

观测数据表明,冥王星和“卡戎”其实都在绕着一个看不见的点转,只是冥王星与这个“点”之间的距离比“卡戎”更近,为什么会这样呢?

其实这很容易理解,引力是一种相互作用,这就意味着,在冥王星向“卡戎”产生引力的同时,“卡戎”也会对冥王星产生同等大小的引力,如果没有其他因素的影响,那这两颗星球就会撞在一起。这样的事情之所以没有发生,其实是因为冥王星和“卡戎”在围绕着它们的共同质心做圆周运动,而它们之间的引力则成为了这种圆周运动中的向心力。

所以前面提到的那个“看不见的点”其实就是冥王星和“卡戎”的共同质心所在的位置。

同样的道理,“地球绕着太阳转”这个过程,其实应该更准确描述为“地球和太阳都在绕着它们的共同质心转”,只不过由于太阳的质量比地球大得多,这个共同质心是位于太阳内部,因此在这个过程中,太阳的运动轨迹极不明显,通常可以忽略不计。

据此我们可以看到,银河系中包括太阳在内的众多天体,其实是在围绕着整个银河系的共同质心转的,所以如果要问银河系在绕着什么转,那么答案就是,比银河系更宏观的上一级引力系统——整个“本星系群”的共同质心。

“本星系群”是一个跨度约为1千万光年的结构,包含了大约50个星系和矮星系,其中仙女座星系是最大的,银河系则排名第二,由于这两个星系占据了“本星系群”的大部分质量,因此整个“本星系群”的共同质心其实是位于仙女座星系和银河系之间,而那里几乎是一片虚无,除了极为稀薄的星际物质之外,什么都没有。

值得一提的是,银河系这种绕转状态是不稳定的,因为根据天文学家的观测,银河系和仙女座星系一直在接近,预计在大约37.5亿年之后,这两个星系就会发生碰撞,然后合并成一个庞大的椭圆星系,而直到那个时候,银河系可能只绕着整个“本星系群”的共同质心转了一到两圈。

(↑“MW”代表银河系,“M31”代表仙女座星系,“M33”代表三角座星系,预计在银河系与仙女座星系合并之后,它将成为一个“卫星星系”)


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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