我們所處的銀河系是如何運動的

萬物都在運動,星系也是如此,既有自轉也有公轉。我們的銀河系本身也在圍繞中心自轉,它也有公轉。我們的銀河系處於本星系群中,它與仙女座星系共同圍繞一個它們之間的質心公轉。我們所處的本星系群又在更大的室女座超星系團內,本文將簡略描述下。

首先大家都知道,地球會自西向東自轉,造就了我們白天和黑夜的出現。地球不僅會自轉,還會繞著太陽公轉,使地球1年有四季之分。在太陽系中,幾乎所有的天體都會有自轉和公轉。8大行星以及一些小行星或彗星不僅會自轉,還會圍繞太陽公轉。一些行星或小行星們的天然衛星也有自轉和公轉,它們的公轉是圍繞其母體行星或小行星。


我們所處的銀河系是如何運動的


地球的自轉

因此我們現在知道,我們的人造衛星繞著月亮公轉,月亮繞著地球公轉,地球繞著太陽公轉。那麼問題來了,太陽啦?圍繞什麼公轉?也有自轉麼?答案是有的,太陽也有自轉,只是太陽非固體是一種等離子體狀態的流體,因此它的自轉在其表面的速度不一致,在赤道快約25天,極地慢約33天。太陽的公轉軌道是圍繞我們的銀河系中心運動的,地球圍繞太陽需要花費1年的時間,然而銀河系的龐大,加上太陽離銀河中心很遠(約2.5萬光年),因此太陽繞銀河系一圈需要花費約2.5億年。


我們所處的銀河系是如何運動的


太陽系的自轉

銀河系的自轉

不是隻有天體本身才可以自轉的,還有系統性的也會自轉,如我們身處的銀河系,它這個龐大系統也是在自轉的。

貝蒂爾·林德布拉德,瑞典天文學家。林德布拉德研究了星系自轉的理論。 通過仔細觀察恆星的明顯運動,他研究出了銀河系的自轉。 他推斷,太陽所在的星系外部恆星的自轉速度隨著距銀河核心的距離增加而減小。揚·奧爾特(Jan Oort)於1927年很快證實了這一推論。在林德布拉德之後,恆星或氣體吸積盤自轉中的某類共振稱為林達博共振。

銀河系中的恆星和塵埃氣體以不同的方式圍繞其中心自轉(這叫較差自轉),這意味著自轉週期隨位置變化而變化。 正如典型的螺旋星系的情況一樣,銀河系中大多數恆星的軌道速度並不強烈的依賴於它們與中心的距離。 遠離中心凸起或外邊緣的地區,典型的恆星軌道速度在210±10公里/秒(470000±22000英里/小時)之間。

因此,典型恆星的軌道週期僅與行進路徑的長度成正比。 這與太陽系內的情況不同,在太陽系中雙天體的引力動力學占主導地位,不同的軌道具有相當大的不同速度。 自轉曲線(如圖所示)描述了這種自轉狀態。 朝向銀河系的中心,軌道速度太低,而超過7000秒差距的距離時,速度又太高,所以無法達到萬有引力定律的預期。

如果銀河系只包含恆星、氣體和其他重子(普通)物質中觀測到的質量,那麼這種自轉速度將隨著離中心的距離變大而減小。然而,觀測曲線是相對平坦的(沒有什麼變化),表明存在不能用電磁輻射直接探測到的附加質量。這種不一致的原因或許只能歸因於暗物質了。銀河系的自轉曲線與螺旋星系的普遍自轉曲線一致,是星系中暗物質存在的最佳證據。 或者有另一種解決這一難題的方法,那就是少數天文學家提出,如果我們改變萬有引力定律,那麼就可以解釋觀察到的這種平坦的自轉曲線了。

銀河系的公轉

太陽圍繞銀河系中心公轉,銀河系也有公轉。那麼我們的銀河系圍繞什麼公轉啦?它的這個公轉比較特殊,因為我們銀河系以及其它星系群處於叫做本星系群中,然而本星系群的中心附近大質量的系統也只有銀河系與仙女座星系,又由於銀河系與仙女座星系的質量大小差不多,因此我們的銀河系與仙女座星系會共同圍繞一個質心公轉,這個質心位於它們之間的某處。


我們所處的銀河系是如何運動的


本星系群中的星系,圖:Richard Powell

更大的系統

我們所處的銀河系位於本星系群中,本星系群大約有54個星系。本星系群又屬於範圍更大的室女座超星系團,室女座超星系團的中心距離地球大約6000萬光年,因其中心位於室女座而得名,著名的梅西耶天體如M49、M60、M86、M87均位於此處。然而我們所處的室女座超星系團又位於更大範圍的拉尼亞凱亞超星系團中,2014年,科學家們發現,我們所處的室女座超星系團只是拉尼亞凱亞超星系團的一部分而已。其引力中心距離地球約1.5億至2.5億光年,其中心附近佔據的是一個被稱為長蛇-半人馬座超星系團的巨引源,這裡的引力非常異常,以至於如此遙遠的我們的本星系群也會受其引力的影響。

然而,這並沒有結束,因為宇宙實在是太過於龐大。我們的拉尼亞凱亞超星系團又處在更大範圍的被稱為雙魚-鯨魚座超星系團複合體內部,我們所屬的室女座超星系團的質量只有10的15次方個太陽質量 M☉,只是這種複合體總質量的0.1%。——【待爭論的】

地球在宇宙中的位置

地球 ⊆ 地月系 ⊆ 內太陽系 ⊆ 太陽系 ⊆ 本地星際雲 ⊆ 本地泡 ⊆ 古爾德帶 ⊆ 獵戶臂 ⊆ 銀河系 ⊆ 銀河系次集團 ⊆ 本星系群 ⊆ 室女座超星系團 ⊆ 拉尼亞凱亞超星系團 ⊆ 雙魚-鯨魚座超星系團複合體?⊆ 可觀測宇宙 ⊆ 宇宙


我們所處的銀河系是如何運動的


我們在可觀測宇宙中的位置。圖:Andrew Z. Colvin


分享到:


相關文章: