太陽系正向銀河系中心黑洞墜落?科學家計算出了墜落的具體時間

在我們傳統的認知中,地球和其他太陽系行星一起圍繞著太陽公轉,而太陽則攜帶著這些「小老弟」一起在銀河系中「狂奔」,圍繞著銀河系中心作周期性的公轉。就這樣,周而復始,帶來了地球春夏秋冬的四季變化,同時也讓太陽系每2.5億年圍繞銀心的過程中,穿越不一樣的星際空間。

然而,近期,有國外科學家通過研究發現,太陽系圍繞銀河系中心公轉的速度,其實要比我們預想地快很多,而且最讓人驚詫的是,太陽系圍繞銀心公轉,其軌道并非是固定不變的,而是在朝著銀河心中心不斷靠近,相當于太陽帶領著太陽系內的各個天體,在不斷向銀心墜落。這是怎麼回事呢?

天體公轉的兩種解釋

大家知道,在宇宙中,所有的天體,基本上都在做著兩類「旋轉」,一種是自轉,另一種是公轉。關于自轉的原因,追溯起來最主要的還是在形成之初,所吸聚各種物質時,繼承了原來物質的角動量,按照角動量守恒,最后所形成的天體,都會以一定周期性圍繞著自轉軸自轉,無論是恒星、行星、衛星,還是中子星、黑洞,都無一例外。

另外一種旋轉模式是公轉。即一個天體圍繞著引力中心呈現周期性的旋轉。而關于天體公轉的原因,可以從兩個方面進行解釋。一種是萬有引力。引力源與圍繞著它旋轉的天體之間,時刻都發生著萬有引力作用,而當天體運行的切向線速度,產生了旋轉的向力心,當兩者之間的萬有引力,充當了旋轉的向心力之后,那麼天體旋轉就會保持平衡狀態,穩定的公轉關系就形成了。

另外一種解釋是廣義相對論。按照廣義相對論,宇宙中任何有質量的物體,都會對周圍的時空產生壓縮,從而形成時空彎曲,質量越大,時空彎曲地越厲害。那麼,這個物體周圍的物體,就會在壓縮的時空中,向著引力源中心墜落。只不過在一定距離和物體運行速度的情況下,物體向引力源中心墜落的路徑,是沿著測地線這個「最短」的路線挺進的。也就是說,雖然一直在墜落,但從外界來看,呈現的是圍繞著引力源中心運行的狀態。

銀河系推動天體公轉的原因

銀河系的范圍很大,直徑達15-20萬光年,其中包含著1000-4000億個恒星系統,我們所在的太陽系,處在距離銀心2.6萬光年的獵戶支臂上。

由于銀河系規模太大,所以就不能用傳統的方法對太陽系公轉速度和周期進行測量,為了解決這一問題,科學家們通過人造衛星對其他恒星與地球的距離進行測量,然后通過恒星隨著時間推移而發生的亮度、位置等特征的變化特征,從而確定了太陽系圍繞銀心的公轉速度,即230公里每秒左右,繼而推測出太陽系大約每2.5億年圍繞銀河系中心公轉一圈。這就是我們傳統認知中關于太陽系公轉的基本參數。

后來,隨著科學家對銀河系結構認知的不斷深入,發現現有銀河系所有恒星的總質量,特別是中心區域密集區的恒星總質量,產生的萬有引力,并不能完全束縛住銀河系這麼龐大的「軍團」,于是將目光對準銀河系的中心,最終證實了銀心其實是一個「碩大無比」的黑洞,被命名為人馬座A*,半徑大約為2400萬公里,質量是太陽的430萬倍。

據科學家們推測,宇宙中大部分的星系中心都存在著一個巨大的黑洞,形成原因就是這里的恒星不但個頭大,而且非常密集,質量越大的恒星壽命越短,最后在生命末期會發生劇烈坍縮形成黑洞。當星系中心黑洞數量越來越多時,不可避免地發生黑洞與黑洞的合并現象,從而推動黑洞質量越來越大。

太陽系向著銀河系中心「墜落」

通過長期的觀測和計算機模擬,科學家發現,銀河系中心的黑洞目前仍然處于快速「增長期」,靠近銀河系中心的許多恒星,仍然在持續發生著向黑洞演化,然后被人馬座A*巨型黑洞吞噬的情況。而且人馬座A*巨型黑洞還時刻吞噬著周圍的大質量恒星,進一步壯大著自己的力量。

根據萬有引力公式,當一方質量增大時,在距離不變的情況下,那麼對另一方的萬有引力作用也會增大。所以理論上,太陽系受到銀心萬有引力的作用,是不斷向著增大的方向發展的,按照這個模式推測下去,那麼太陽系的公轉速度會變得越來越快,公轉周期會越來越短,與銀河系中心的距離會越來越小。

當然,這個推測也得到了科學家們的證實。2012年發射的蓋亞衛星,通過數年的持續性觀測,確定了太陽系圍繞銀河系的公轉周期,要比以往認為的230公里/秒要高出5%-10%,而且每繞銀河系轉動一圈,與銀河系中心黑洞的距離就會縮短2000光年。

有興趣的朋友可以算一下,按照這個速度,太陽系大約再圍繞銀河系中心轉13萬圈左右,就將徹底墜落銀河系中心黑洞,即所需的時間大約在32萬億年。當然,這只是個按照線性規律計算出來的數,如果考慮到太陽系公轉速度越來越快,那麼公轉周期肯定會越來越短,實際墜落時間可能要遠小于這個數值。

即使我們把這個時間調整到10萬億年,那麼相比于太陽系本身的壽命(還有40多億年)來說,仍然是相當漫長的。從某種意義上來說,銀河系的演化周期,已經大大超出了太陽系的「輪回」,太陽系包括地球看似悠久的歷史,只能是銀河系發展演化過程中的一點「煙火」而已。


用戶評論