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。
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。
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