是黑洞和恆星,或許還有暗物質

宇宙是運動的,而“轉”就是宇宙中一種最為常見的運動方式。

我們所在的太陽系是轉動的,而導致太陽系轉動的核心因素就是太陽。太陽能夠主導太陽系的運動是一件理所當然的事情,因為太陽佔據了太陽系物質總量的99。86%,也就是說包括地球在內的八大行星、包括月球在內的173顆行星的衛星、大量的矮行星、數以萬計的小行星以及其它天體加在一起只佔太陽系總質量的0。14%。相比之下,太陽的力量太過強大了,所以它自然可以主導這數以萬計的天體轉動起來。然而太陽並不是宇宙的中心,太陽只是銀河系中數千億顆恆星之中的一個,它本身也在運動,它帶領著太陽系中所有的天體以每秒220千米的速度繞行銀河系的中心。

是黑洞和恆星,或許還有暗物質

太陽系為什麼會繞行銀河系的中心呢?或者說銀河系為什麼也會轉動呢?

銀河系可是一個擁有數千億顆恆星的龐大星系,難道這樣一個巨大的星系中心也有著一個擁有絕對質量優勢的天體嗎?在銀河系的中心的確存在著一個強大的天體,但“擁有絕對質量優勢”卻談不上。最早在1974年2月的時候,天文學家透過光變觀測發現了在銀河系中心存在著一個巨大質量的天體,並將其命名為“人馬座a*”,這是一個黑洞,一個星系級的黑洞。黑洞是宇宙中已知最強大的天體,理論上在黑洞的中心有著一個密度無限大且體積無限小的奇點。

是黑洞和恆星,或許還有暗物質

奇點的體積雖然是無限小的,但黑洞的個頭卻有大有小。

這是因為黑洞的質量越大,引力就越大,所以史瓦西半徑也就越大。在史瓦西半徑之內,由於引力過於強大,所以逃逸速度超過了光速,因此這一區域之內是完全不可見的。那麼人馬座a*的史瓦西半徑有多大呢?它的直徑達到了4800萬公里。4800萬公里,這個資料是怎麼得到的?當然是根據黑洞的質量計算得出的。那麼黑洞的質量又是怎麼知道的?我們當然不可能去為它稱重,但是我們可以利用引力與質量之間的密切關係,透過觀察黑洞周圍恆星的執行速度來進行推算。按照科學家們的推算,人馬座a*的質量大約相當於430萬個太陽。

是黑洞和恆星,或許還有暗物質

430萬個太陽的確不小,但銀河系可是擁有數千億顆恆星,所以算下來,人馬座a*的質量大約只佔銀河系總質量的0。0005%,當然這並不是準確的數字,因為銀河系的總質量也不能完全確定。

不管怎麼說,人馬座a*這點質量是不可能帶動整個銀河系的,那麼銀河系是怎麼轉起來的呢?人馬座a*雖然帶不動整個銀河系,但是卻可以帶動周圍密集的恆星群轉動起來。透過天文觀測,科學家們發現銀河系的中心是一個明亮且突出的類球形區域,它的直徑約為2萬光年。在這一區域之中聚集了很多恆星,沒有人知道這裡到底有多少恆星,但它們顯然十分密集。

是黑洞和恆星,或許還有暗物質

這些密集恆星的高速運動產生了一個引力核心,我們現在稱這個引力核心為“銀心”,有了銀心強大的引力,龐大的銀河系便轉動了起來。

銀河系的轉動完全是因為銀心的作用嗎?對於這個問題,現在還存在爭議,因為有一些科學家認為銀心部位的引力雖然強大,但不足以支撐整個銀河系,要知道,這可是一個直徑達到16萬光年的龐大星系啊,如此龐大的星系不可能被一個銀心牢牢拽住,所以他們認為可能存在著一些我們看不到的東西提供了額外的引力作用,而這種看不見的東西就是“暗物質”。

是黑洞和恆星,或許還有暗物質

暗物質不屬於任何一種已知的物質,它是一種存在於宇宙中的不可見物質,甚至可能是宇宙物質的主要組成部分,當然這一切只是假設,是一種單純的理論。

目前人類還無法確定暗物質是否真實存在,但科學家們是希望它存在的,因為暗物質的存在會使很多問題變得簡單起來,讓人類對於宇宙規律的認知更進一步,但如果暗物質不存在,那麼很多問題都需要重新認識,比如在沒有暗物質的情況下,銀河系為何還能如此穩定,特別是銀河系的邊緣為什麼沒有脫離約束呢?當然,科學家們說銀河系的穩定執行與暗物質提供的額外引力有關也並非是單純的假設,因為銀河系外圍恆星的運動速度的確要比理論值快了不少。