銀河系繞室女座一週多久?為什麼?

羅氏族人755


此時此刻我們腳下的地球正在以30km/s的速度繞太陽公轉,然而饒是這樣也需要365天才能轉完一週


在地球繞太陽公轉的同時,太陽也在帶著太陽系內的所有天體以250km/s的速度繞銀河系中心公轉,每2.2億年才能轉完一週。

愛因斯坦廣義相對論告訴我們天體和天體系統之所以要公轉是因為有質量更大的天體扭曲了周圍時空,所以質量小的天體就會朝其跌落,這種跌落就是引力的來源。

因此地球繞太陽公轉是因為太陽質量大,太陽系繞銀河系中心公轉是因為銀河系中心質量大,由此我們自然而然就能推導出銀河系也一定在繞著質量更大的天體系統公轉。


在天文學界這個“質量更大的天體系統”就是6000萬光年外的“室女座超星系團”,銀河系以及銀河系所在的本星系群都在繞著室女座超星系團質量中心公轉,儘管速度高達600km/s但需要1000億年才能完成一次公轉。

由於宇宙的年齡只有138.2億年,所以儘管銀河系是136億年前就誕生的“第一批星系之一”也都還沒完成過一次公轉,確切的說銀河系至今才完成了公轉進程的十分之一。


按照廣義相對論的引力觀念來看距離質量中心越近的天體其公轉速度就越快,所以太陽系中水星的公轉速度達到了47.87km/s,而太陽系邊緣的海王星公轉速度只有5.43km/s。

所以說銀河系之所以需要1000億年才能完成一次公轉,根本原因就是由於它距離室女座超星系團質量中心太遠了。


宇宙觀察記錄


一提到關於宇宙的問題,我總是會發散思維,著重去描述宇宙的大,地球的小,好讓浩渺的宇宙呈現在我們面前,才會有一種壓得喘不過來氣的那種感覺。

銀河系繞室女座星系團一週需要多久時間呢?

我們需要知道室女座星系團是怎樣的結構,它究竟有多大?通常我們在描述地球在宇宙中的地位時,常這樣說:地球、太陽系、銀河系、本星系群、本超星系團、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。如果發散思維一下,又可以有:子宇宙、母宇宙、祖母宇宙......沒完沒了了,是不是突然感覺這太大了。

銀河系處在本星系群中,本星系群由50個大大小小的星系組成,其中大部分還是矮星系,咱們銀河系按大小劃分排行老二,老大是仙女座星系,本星系群覆蓋著直徑約1000萬光年的區域。本星系群就是幾十個星系聚集在一起而已,而星系團雖然與星系群同級,但星系團含有的星系的數量要比星系群多一些。

而星系群(團)的上一級結構是超星系團,按銀河系所在的本超星系團(室女座超星系團)來說,它包含著百餘個星系群(團),覆蓋著約1-2億光年的區域。本星系群只是室女座超星系團其中之一。在室女座超星系團裡,質量最大的星系群(團)當屬室女座星系團,也正是因為此,本超星系團才又稱為室女座超星系團。

室女座星系團含有2500多個星系,是室女座超星系團質量集中的區域,銀河系所處的位置,屬於本超星系團的“郊區”位置,與處在邊緣的其它星系一樣,都在繞著室女座星系團這個質心公轉,其公轉的週期大約是1000億年左右,是相當漫長的了。

說到這裡,已經算是回答完了問題了,但有朋友肯定想知道拉尼亞凱亞超星系團、雙魚-鯨魚座超星系團複合體又是多大的結構呢?

2014年,美國夏威夷大學發現了拉尼亞凱亞超星系團,它是咱們本超星系團(室女座超星系團)的上一級結構,又翻譯為“無盡的天堂”。它覆蓋的區域很大,足足有5億光年那麼大,在宇宙中就像是“宇宙流蘇”,而比它更大一級的是雙魚-鯨魚座超星系團複合體,它覆蓋的區域大約有10億光年長,1.5億光年寬,算是人類發現的最大的宇宙空間結構了,這些大尺度結構多呈現出纖維狀的模樣,就像前面所說的“宇宙流蘇”。


科幻船塢


經過計算是需要大約1119億年!這是假設銀河系繞著室女座公轉這一題主的意思成立的情況下得出的結果。


首先,我們來看一下天體在星空的分佈以及對天體稱呼的一些概念;

1;銀河系,我們所在的最小星系是太陽系,太陽系與大約2千億顆恆星以及星雲,塵埃等星際物組成銀河系,已知銀河系繞銀河系中心自旋。

2;星系團,銀河系與數量總多的類似銀河系的河外星系集合成為星系團;

3;本超星系團,包含銀河系的星系團再與許多星系團的集合成為本朝星系團

可見,本超星系團其實就是對非常非常巨大的天體集合的一種稱呼!

其次,我們來看銀河系與室女座的關係以及室女座本超星系團的一些物理數據:

1,從我們看到的天文地理位置顯示呢:銀河系與室女座都處在本超星系團裡,室女座位於本超星系團的幾乎中心位置,因此也叫室女座本超星系團,而銀河系位於本超星系團的邊緣位置;

2,從已知數據得知,室女座本超星系團的質量為M(室女)=2*10的46次方 千克,直徑2億光年,因此半徑為R=1億光年;

3,因為以上銀河系與室女座在室女座本超星系團裡的位置關係,以及天文學根據實際觀測總結出小天體會圍繞巨大天體的質心公轉的規律,我們可以推測銀河系是圍繞室女座本超星系團的質心來公轉的,同時,因為室女座就處於該本超星系團的中心,所以,可以簡單認為銀河系是繞室女座來公轉的

然後,我們來看一下怎麼計算出來公轉週期的:

1,我們將室女座本超星系團與銀河系都簡化為兩個天體,即銀河系繞著本超星系團運轉,室女座本超星系團的質量M(室女)已知為2*10的46次方,單位千克;

2,前面我們說了本超星系團的半徑R=1億光年,也就是中心到邊緣的距離為1億光年,我們前面看到,恰好銀河系處在星系團的邊緣,因此,銀河系的繞行軌道半徑R就等於1億光年

3,星體繞行符合普世規律即開普勒第三定律:半徑R的立方與繞行週期T的平方的比值等於K,K又等於萬有引力常數G與天體系統平均質量M(平)乘積與4π平方的比值

即:R3/T2=K=G.M(平)/4π2, (公式1)

我們已知R=1億光年,換算為長度為9.4608*10的23次方,單位: 米

萬有引力常數G=6.67*10的負11次方,單位:牛頓.米2/千克2

M(平)=M(銀)*M(室女)/《M(銀)+M(室女)》,因為M(室女)遠大於M(銀),因此,M(平)約等於M(室女)=2*10的46次方 單位:千克

所以由公式1得到:

週期T2(T的平方)=4*3.14*3.14*R*R*R/《G*M(室女)》

得到週期T=1119億年 單位的具體換算此處就不一一展開了,有興趣可以自己算一下

算出這個答案我自己也是對答案先遲疑了一會,但是轉而一想呢,室女座本超星系團的直徑是

2億光年啊,意味著周長就是6億多光年,銀河系的線速度我們不知道,但是我看到頭條新聞裡有說銀河系與仙女系現在相聚300萬光年,將在30億年後相撞,那麼可以得到二者的相對速度為一億年才是10萬光年,可以推測與假設一下即使銀河系繞室女座的速度非常的快,6億多光年也差不多得一千億年,反過來看,如果週期是1119億年,那麼速度大致為1137公里每秒,似乎也是很快的了,然而依舊不能擺脫室女座超本星系團質心引力,驚歎。


宇宙之光


在宇宙中,一切天體都在運動,具體而言,都在環繞某個引力中心或者說共同質心運動。

以太陽為靜止參照系,地球以30公里/秒的速度繞著太陽運動,繞行一週的時間為1年,地球已經轉了45億圈。以銀河系中心為靜止參照系,太陽以220公里/秒的速度繞著銀心運動,繞行一週的時間為2.3億年,太陽已經轉了20圈。

那麼,銀河系是怎樣的情況呢?

本星系群是比銀河系更大的結構,其引力中心位於銀河系和仙女座星系之間,其中的星系都會直接或者間接環繞該中心運動。再往上更大的結構是本超星系團,或稱室女座超星系團,因為它的引力中心位於室女座星系團。銀河系以及本星系群中的另外數十個星系都會環繞室女座超星系團中心運動,那麼,銀河系繞行一週需要多長時間呢?

在引力的作用下,本星系群帶著銀河系環繞本超星系團中心的運動遵循牛頓力學:

上式中,G為萬有引力常數,M為本超星系團的總質量,m為本星系群的質量,v為本星系群的繞行速度,r為本星系群與引力中心的距離。

根據測量,本超星系團的總質量約為1.5×10^15倍太陽質量,即1500萬億倍太陽質量,或者3×10^45千克。本超星系團的直徑約為1.1億光年,本星系群位於邊緣地帶,距離中心大約5500萬光年,即5.2×10^23米。本星系群的質量為太陽質量的2萬億倍,但計算用不到。

代入上式,可以計算出本星系群的繞行速度約為620公里/秒。再根據圓周運動規律,可以計算出本星系群繞行一週的時間約為1670億年,這就是銀河系繞著室女座超星系團中心運行一圈的時間。

考慮到宇宙誕生至今才過去138億年,這意味著銀河系至今還沒有環繞本超星系團中心公轉一週。事實上,這個公轉週期只是理想化的計算結果,銀河系在未來也不會完成一圈公轉。

在宇宙中,星系之間的相對於運動會改變質量分佈,大尺度結構會發生變化,所以銀河系的繞行軌道不是確定的。

要知道,距離我們大約2億光年之外有一個異常的引力中心——巨引源,它正在把我們吸引過去。在方圓數億光年的範圍內,幾百萬個星系的運動都受到了巨引源的影響。未來,巨引源會把我們帶向何方還不清楚。事實上,我們就連巨引源是什麼都不知道,只知道那裡引力存在異常,聚集著大量的質量。

另外,在暗能量的驅使下,宇宙還在持續加速膨脹,這會導致空間中的星系被互相拉開,並且距離越遠,分開速度越快。只有像本星系群這樣的小尺度結構才能被引力束縛住,而像本超星系團這樣的大尺度結構最終會因為空間膨脹而解體,其中的星系各自分散到宇宙中。由於引力的作用,本星系群中的幾十個星系將會合併成一個星系,首當其衝的是銀河系與仙女座星系。


火星一號


銀河系不圍繞任何固定星系運行。

銀河系與另外幾十個星系一起構成了下一級宇宙系統——本星系群(Local Galactic Group),這其中也包含了仙女星系。這個本星系群各大星系之間距離是比較遙遠的,結構也比較鬆散。所以並沒有固定的旋轉中心,它們之間的運動更接近於多體運動。

銀河系在本星系群中處於老二位置,老大自然是仙女星系。星河系與仙女星系之間相隔230萬光年,並且科學家預計,兩個星系將會在約40-60億年之後合併。然後組成一個更加龐大更加複雜的星系。當然,那個時候人類多半看不到了。

本星系群之上的系統,為超星系團。銀河系和周邊數千個星系共同組成了室女超星系團。這個超星系團內部更為複雜,同樣不存在繞轉中心。

希望這個答案可以幫助到你。


努力自律的1900


現在測算的銀河系繞室女座超星系團一週約1000億年,但是銀河系在室女座超星系團中屬於邊緣位置並且還在遠離室女座,所以環繞時間會越來越長,最終可能會脫離室女座。


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