曾經有一個美國的科研團隊在研究宇宙微波背景輻射時就發現:銀河系竟然是正在朝著某個目標以每秒鐘600公里的速度狂飆。照理說,我們朝著某個目的地飛奔,那就應該距離目的地越來越近。但令人意想不到的是,即便是銀河系以每秒鐘600公里的速度朝著目標狂飆,銀河系離目的地的距離卻是越來越遠。那到底是咋回事呢?
宇宙空間的膨脹
要瞭解這個事情,我們記得從宇宙大爆炸說起,1915年,愛因斯坦提出了廣義相對論。這個理論成為宇宙學的基礎理論。
在這之後,通過勒梅特、哈勃等人的努力,科學家們逐漸意識到宇宙的空間應該是在膨脹的。這種膨脹並不止是邊界在向外擴大,而是宇宙處處都在等比例地變大。
根據宇宙空間隨著時間在膨脹的結果倒推,我們就可以得到一個結果:宇宙應該有一個起點。於是,科學家們就得到了一個宇宙大爆炸模型的初級版本。但是宇宙起源之後到底是如何演化呢?
這個問題曾經困擾著天文學家們,結果一群研究核物理(微觀世界)的物理學家出手解決了這個問題了,這是因為宇宙早期的演化主要是在微觀世界層面發生變化。核物理學家們通過量子力學理論就可以很好地解釋宇宙大爆炸後的宇宙演化,並且提出了證明宇宙大爆炸的2個關鍵性證據:氦元素豐度以及宇宙微波背景輻射。
所謂“氦元素豐度”就是:根據宇宙大爆炸理論,宇宙在早期會逐漸湧現出基本粒子,它們開始抱團,最終構成氫原子和氦原子,還有少量的鋰原子,其中氫原子和氦原子核的質量比大約為3:1。後來,通過科學家的測算,這一點理論預言和實際情況是符合的。
所謂”宇宙微波背景輻射“指的是宇宙大爆炸時,會產生巨大的溫度,這個溫度達到了1.4億億億億度,隨著宇宙空間的膨脹,這個溫度逐漸下降。
直到宇宙大爆炸後38萬年,宇宙中原子得以形成,於是宇宙的光可以自由地傳播,宇宙微波背景輻射就是宇宙早期的第一道光,同時也是宇宙大爆炸的餘溫。後來,宇宙微波背景輻射還真的被找到了。也就是說,宇宙大爆炸的兩個關鍵證據都被證實了,這才使得宇宙大爆炸理論成為了主流的宇宙學理論。
天體的運動
宇宙微波背景輻射成了天文學家手裡的“武功秘籍”,因為這張圖的信息量很多,從中我們可以知道宇宙早期的許多信息。
美國的科研團隊在研究宇宙微波背景輻射的時候,就得到了一個驚人的信息:銀河系正在朝著長蛇座的方向狂奔,時速大概是200萬公里,換算成秒速就是每秒600公里。那這個事情該如何理解呢?
我們生活在地球上,由於地球足夠大,導致地球在自轉時的慣性存在,我們是感受不到地球在自轉的。同時,我們也感受不到地球在公轉,要知道地球是繞著太陽在做圓周運動,地球相對於太陽的速度達到了每秒30公里。
不僅如此,太陽也不是絕對靜止的,如果選取銀河系的中心為參考系,太陽是繞著銀河系在運動的,這個速度達到了每秒240公里。
至於銀河系,它也不是絕對靜止的。銀河系處於本星系群當中,本星系群當中像銀河系這樣的星系有幾十個。
其中最大的星系叫做仙女座星系。科學家就發現,銀河系正在以每秒110公里的速度朝著仙女座星系狂奔,在40億年後,銀河系和仙女座星系很有可能會發生碰撞,最終合併成一個星系。
而本星系群則是位於室女座超星系團當中的,這是一個比本星系群更大一級的宇宙結構,直接達到了1.1億光年。室女座超星系團又是位於拉尼亞凱亞超星系團當中。拉尼亞凱亞超星系團中心引力特別大,也被為巨引源。
這個巨引源的質量相當大,達到了3億億倍~5.4億億倍太陽質量,這就使得在室女座超星系團在其引力的作用下朝著巨引源飛奔,由於銀河系也就在室女座超星系團當中。這也就使得銀河系也在朝著巨引源狂奔。如果以巨引源為參考系,那麼銀河系飛奔的速度就達到了每秒600萬公里。
銀河係為何追不上巨引源?
照理說,銀河系的速度已經足夠快,但它依然在逐漸遠離巨引源。那這是因為什麼呢?前文我們就提到了宇宙正在發生膨脹,這個膨脹使得宇宙處處都在變大。如果我們以星系的角度來看就會發現,這種膨脹會使得絕大多數的星系都在離你遠去,並且離得越遠,遠離的速度就越快。
科學家發現宇宙在大尺度上,是斥力佔據主導,也就是整體上在發生膨脹,這個大尺度指的是距離達到了1億光年以上。而在小尺度上,引力更佔據主導,我們也就感覺不到宇宙空間在膨脹,這個小尺度指的就是小於1億光年的距離。
而銀河系距離巨引源達到了1.5億光年,在這個空間範圍內,是膨脹佔據了主導,這才使得銀河系是離它越來越遠的。