银河系绕室女座一周多久?为什么?

罗氏族人755


在宇宙中,一切天体都在运动,具体而言,都在环绕某个引力中心或者说共同质心运动。

以太阳为静止参照系,地球以30公里/秒的速度绕着太阳运动,绕行一周的时间为1年,地球已经转了45亿圈。以银河系中心为静止参照系,太阳以220公里/秒的速度绕着银心运动,绕行一周的时间为2.3亿年,太阳已经转了20圈。

那么,银河系是怎样的情况呢?

本星系群是比银河系更大的结构,其引力中心位于银河系和仙女座星系之间,其中的星系都会直接或者间接环绕该中心运动。再往上更大的结构是本超星系团,或称室女座超星系团,因为它的引力中心位于室女座星系团。银河系以及本星系群中的另外数十个星系都会环绕室女座超星系团中心运动,那么,银河系绕行一周需要多长时间呢?

在引力的作用下,本星系群带着银河系环绕本超星系团中心的运动遵循牛顿力学:

上式中,G为万有引力常数,M为本超星系团的总质量,m为本星系群的质量,v为本星系群的绕行速度,r为本星系群与引力中心的距离。

根据测量,本超星系团的总质量约为1.5×10^15倍太阳质量,即1500万亿倍太阳质量,或者3×10^45千克。本超星系团的直径约为1.1亿光年,本星系群位于边缘地带,距离中心大约5500万光年,即5.2×10^23米。本星系群的质量为太阳质量的2万亿倍,但计算用不到。

代入上式,可以计算出本星系群的绕行速度约为620公里/秒。再根据圆周运动规律,可以计算出本星系群绕行一周的时间约为1670亿年,这就是银河系绕着室女座超星系团中心运行一圈的时间。

考虑到宇宙诞生至今才过去138亿年,这意味着银河系至今还没有环绕本超星系团中心公转一周。事实上,这个公转周期只是理想化的计算结果,银河系在未来也不会完成一圈公转。

在宇宙中,星系之间的相对于运动会改变质量分布,大尺度结构会发生变化,所以银河系的绕行轨道不是确定的。

要知道,距离我们大约2亿光年之外有一个异常的引力中心——巨引源,它正在把我们吸引过去。在方圆数亿光年的范围内,几百万个星系的运动都受到了巨引源的影响。未来,巨引源会把我们带向何方还不清楚。事实上,我们就连巨引源是什么都不知道,只知道那里引力存在异常,聚集着大量的质量。

另外,在暗能量的驱使下,宇宙还在持续加速膨胀,这会导致空间中的星系被互相拉开,并且距离越远,分开速度越快。只有像本星系群这样的小尺度结构才能被引力束缚住,而像本超星系团这样的大尺度结构最终会因为空间膨胀而解体,其中的星系各自分散到宇宙中。由于引力的作用,本星系群中的几十个星系将会合并成一个星系,首当其冲的是银河系与仙女座星系。


火星一号


经过计算是需要大约1119亿年!这是假设银河系绕着室女座公转这一题主的意思成立的情况下得出的结果。


首先,我们来看一下天体在星空的分布以及对天体称呼的一些概念;

1;银河系,我们所在的最小星系是太阳系,太阳系与大约2千亿颗恒星以及星云,尘埃等星际物组成银河系,已知银河系绕银河系中心自旋。

2;星系团,银河系与数量总多的类似银河系的河外星系集合成为星系团;

3;本超星系团,包含银河系的星系团再与许多星系团的集合成为本朝星系团

可见,本超星系团其实就是对非常非常巨大的天体集合的一种称呼!

其次,我们来看银河系与室女座的关系以及室女座本超星系团的一些物理数据:

1,从我们看到的天文地理位置显示呢:银河系与室女座都处在本超星系团里,室女座位于本超星系团的几乎中心位置,因此也叫室女座本超星系团,而银河系位于本超星系团的边缘位置;

2,从已知数据得知,室女座本超星系团的质量为M(室女)=2*10的46次方 千克,直径2亿光年,因此半径为R=1亿光年;

3,因为以上银河系与室女座在室女座本超星系团里的位置关系,以及天文学根据实际观测总结出小天体会围绕巨大天体的质心公转的规律,我们可以推测银河系是围绕室女座本超星系团的质心来公转的,同时,因为室女座就处于该本超星系团的中心,所以,可以简单认为银河系是绕室女座来公转的

然后,我们来看一下怎么计算出来公转周期的:

1,我们将室女座本超星系团与银河系都简化为两个天体,即银河系绕着本超星系团运转,室女座本超星系团的质量M(室女)已知为2*10的46次方,单位千克;

2,前面我们说了本超星系团的半径R=1亿光年,也就是中心到边缘的距离为1亿光年,我们前面看到,恰好银河系处在星系团的边缘,因此,银河系的绕行轨道半径R就等于1亿光年

3,星体绕行符合普世规律即开普勒第三定律:半径R的立方与绕行周期T的平方的比值等于K,K又等于万有引力常数G与天体系统平均质量M(平)乘积与4π平方的比值

即:R3/T2=K=G.M(平)/4π2, (公式1)

我们已知R=1亿光年,换算为长度为9.4608*10的23次方,单位: 米

万有引力常数G=6.67*10的负11次方,单位:牛顿.米2/千克2

M(平)=M(银)*M(室女)/《M(银)+M(室女)》,因为M(室女)远大于M(银),因此,M(平)约等于M(室女)=2*10的46次方 单位:千克

所以由公式1得到:

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

得到周期T=1119亿年 单位的具体换算此处就不一一展开了,有兴趣可以自己算一下

算出这个答案我自己也是对答案先迟疑了一会,但是转而一想呢,室女座本超星系团的直径是

2亿光年啊,意味着周长就是6亿多光年,银河系的线速度我们不知道,但是我看到头条新闻里有说银河系与仙女系现在相聚300万光年,将在30亿年后相撞,那么可以得到二者的相对速度为一亿年才是10万光年,可以推测与假设一下即使银河系绕室女座的速度非常的快,6亿多光年也差不多得一千亿年,反过来看,如果周期是1119亿年,那么速度大致为1137公里每秒,似乎也是很快的了,然而依旧不能摆脱室女座超本星系团质心引力,惊叹。


宇宙之光


银河系不围绕任何固定星系运行。

银河系与另外几十个星系一起构成了下一级宇宙系统——本星系群(Local Galactic Group),这其中也包含了仙女星系。这个本星系群各大星系之间距离是比较遥远的,结构也比较松散。所以并没有固定的旋转中心,它们之间的运动更接近于多体运动。

银河系在本星系群中处于老二位置,老大自然是仙女星系。星河系与仙女星系之间相隔230万光年,并且科学家预计,两个星系将会在约40-60亿年之后合并。然后组成一个更加庞大更加复杂的星系。当然,那个时候人类多半看不到了。

本星系群之上的系统,为超星系团。银河系和周边数千个星系共同组成了室女超星系团。这个超星系团内部更为复杂,同样不存在绕转中心。

希望这个答案可以帮助到你。


努力自律的1900


此时此刻我们脚下的地球正在以30km/s的速度绕太阳公转,然而饶是这样也需要365天才能转完一周


在地球绕太阳公转的同时,太阳也在带着太阳系内的所有天体以250km/s的速度绕银河系中心公转,每2.2亿年才能转完一周。

爱因斯坦广义相对论告诉我们天体和天体系统之所以要公转是因为有质量更大的天体扭曲了周围时空,所以质量小的天体就会朝其跌落,这种跌落就是引力的来源。

因此地球绕太阳公转是因为太阳质量大,太阳系绕银河系中心公转是因为银河系中心质量大,由此我们自然而然就能推导出银河系也一定在绕着质量更大的天体系统公转。


在天文学界这个“质量更大的天体系统”就是6000万光年外的“室女座超星系团”,银河系以及银河系所在的本星系群都在绕着室女座超星系团质量中心公转,尽管速度高达600km/s但需要1000亿年才能完成一次公转。

由于宇宙的年龄只有138.2亿年,所以尽管银河系是136亿年前就诞生的“第一批星系之一”也都还没完成过一次公转,确切的说银河系至今才完成了公转进程的十分之一。


按照广义相对论的引力观念来看距离质量中心越近的天体其公转速度就越快,所以太阳系中水星的公转速度达到了47.87km/s,而太阳系边缘的海王星公转速度只有5.43km/s。

所以说银河系之所以需要1000亿年才能完成一次公转,根本原因就是由于它距离室女座超星系团质量中心太远了。


宇宙观察记录


一提到关于宇宙的问题,我总是会发散思维,着重去描述宇宙的大,地球的小,好让浩渺的宇宙呈现在我们面前,才会有一种压得喘不过来气的那种感觉。

银河系绕室女座星系团一周需要多久时间呢?

我们需要知道室女座星系团是怎样的结构,它究竟有多大?通常我们在描述地球在宇宙中的地位时,常这样说:地球、太阳系、银河系、本星系群、本超星系团、拉尼亚凯亚超星系团、双鱼-鲸鱼座超星系团复合体、可观测宇宙、宇宙。如果发散思维一下,又可以有:子宇宙、母宇宙、祖母宇宙......没完没了了,是不是突然感觉这太大了。

银河系处在本星系群中,本星系群由50个大大小小的星系组成,其中大部分还是矮星系,咱们银河系按大小划分排行老二,老大是仙女座星系,本星系群覆盖着直径约1000万光年的区域。本星系群就是几十个星系聚集在一起而已,而星系团虽然与星系群同级,但星系团含有的星系的数量要比星系群多一些。

而星系群(团)的上一级结构是超星系团,按银河系所在的本超星系团(室女座超星系团)来说,它包含着百余个星系群(团),覆盖着约1-2亿光年的区域。本星系群只是室女座超星系团其中之一。在室女座超星系团里,质量最大的星系群(团)当属室女座星系团,也正是因为此,本超星系团才又称为室女座超星系团。

室女座星系团含有2500多个星系,是室女座超星系团质量集中的区域,银河系所处的位置,属于本超星系团的“郊区”位置,与处在边缘的其它星系一样,都在绕着室女座星系团这个质心公转,其公转的周期大约是1000亿年左右,是相当漫长的了。

说到这里,已经算是回答完了问题了,但有朋友肯定想知道拉尼亚凯亚超星系团、双鱼-鲸鱼座超星系团复合体又是多大的结构呢?

2014年,美国夏威夷大学发现了拉尼亚凯亚超星系团,它是咱们本超星系团(室女座超星系团)的上一级结构,又翻译为“无尽的天堂”。它覆盖的区域很大,足足有5亿光年那么大,在宇宙中就像是“宇宙流苏”,而比它更大一级的是双鱼-鲸鱼座超星系团复合体,它覆盖的区域大约有10亿光年长,1.5亿光年宽,算是人类发现的最大的宇宙空间结构了,这些大尺度结构多呈现出纤维状的模样,就像前面所说的“宇宙流苏”。


科学船坞


现在测算的银河系绕室女座超星系团一周约1000亿年,但是银河系在室女座超星系团中属于边缘位置并且还在远离室女座,所以环绕时间会越来越长,最终可能会脱离室女座。


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