2024年6月7日星期五

銀河系大得令人類絕望,但在拉尼亞凱亞超星系團裡,它只是一粒沙

在仰望星空時,滿天的星星總是會讓我們對宇宙的浩瀚悠然神往,但或許你不知道的是,我們在地球上肉眼可見的恆星,其實只佔銀河系眾多恆星中的極少一部分,根據科學家的測算,全球夜空中肉眼可見的恆星數量只有7000多顆,而它們中的絕大部分與我們的距離,都不會超過1000光年。

已知的觀測數據表明,銀河系擁有2000億至4000億顆恆星,其主體直徑至少有10萬光年,與之形成鮮明對比的是,以我們人類目前的科技水平來看,連跨越"區區" 1光年的距離,都是可望而不可及的目標。

一個典型的例子就是旅行者1號探測器,作為迄今為止距離地球最遠的深空探測器旅行者1號用了40多年的時間飛了大約243億公里,這樣的距離,僅僅相當於大約0.00257光年,而它目前的速度約為17公里/秒,這意味著,以這樣的速度,它需要大約1.8萬年才能跨越1光年,並且這還沒有考慮太陽引力對它的減速作用。

當然了,我們也能不排除人類科技在未來會突飛猛進的可能,或許我們可以樂觀地認為,在不太遙遠的未來,人類能夠開發出以可控核融合、甚至是反物質作為能源的太空船,進而以非常接近光速的速度在宇宙空間中航行。

然而我們都知道,1光年就是以光速(指真空中的光速)直線前進一年的距離,也就是說,即使能夠以光速前進,想要橫穿銀河系的主體結構,也至少需要10萬的時間…

對我們人類而言,銀河系實在是太大了,甚至可以說是大得令人類絕望,但相對於宇宙中的那些大尺度結構來講,銀河係其實也很渺小,有多渺小呢?這樣說吧,在銀河系所屬的拉尼亞凱亞超星系(Laniakea Supercluster)裡,它只是一粒沙。

需要知道的是,宇宙中的星係大多不是孤獨存在的,它們會在引力的作用下聚集成星系團星系群,實際上,銀河係就與鄰近的數十個星系形成了本星系群(Local Group of Galaxies),其跨度大約有1000萬光年。

(↑本星系群)

在更宏觀的尺度上,星系團或星系群又會聚集成更大的結構,這就被稱為超星系團,在拉尼亞凱亞超星系團被發現之前,室女座超星系團(Virgo Supercluster)曾經被認為是銀河系所屬的最大結構,其跨度約為1.1億光年,包含了大約100個星系團和星系群。

拉尼亞凱亞超星系團的發現,可追溯到上世紀70年代,科學家在研究"宇宙背景輻射"時發現,在一個特定方向上觀測到的"宇宙背景輻射",其波長要短一點(藍移),而在另一個特定方向上,其波長則要長一點(紅移)。

這樣的現象就說明了,地球相對於「宇宙背景輻射」存在一個明顯的運動速度,在此之後,科學家結合了地球在太陽系中運動狀態、以及太陽系在銀河系中的運動狀態等觀測數據之後,得出了一個令人驚訝的結論:相對於"宇宙背景輻射",銀河係其實是在高速運動,其速度大約為每秒600公里。

而這也意味著,銀河係受到了一個巨大的引力源的吸引,隨後科學家稱之為「巨源」(The Great Attractor )。

由於「巨引源」所在的方向正好被銀河系的星系盤遮擋,因此相關的研究遲遲沒有進展,直到基於紅外線無線電波等多種波段的觀測技術發展起來之後,科學家才逐漸揭開了"巨引源」的神秘面紗。

觀測數據顯示,「巨引源」比之前想像的更加強大,它距離我們大約1.5億至2.5億光年,其引力之強,以至於附近數億光年的星係都被它吸引,而銀河系只不過是其中的一員。

為什麼「巨引源」的引力會如此強大呢?對此,科學家提出了多種解釋,其中有一種觀點認為,「巨引源」很可能是一個巨型結構的引力中心,而隨著時間的流逝,相關的觀測數據也越來越豐富,在2014年的時候,這觀點得到了科學界的確認。

是的,這個巨型結構就是拉尼亞凱亞超星系團,根據科學家的估算,拉尼亞凱亞超星系團的跨度達到了5.2億光年左右,包含了300至500個星系團和星系群,星系的數量至少有10萬個,而室女座超星系團則只是它的三個主要組成部分之一(另兩個分別是長蛇-半人馬座超星系團、孔雀-印地安超星系團) 。

值得注意的是,10萬個星系只是一個保守的估計,由於觀測條件的限制,我們並不能精準地探測到拉尼亞凱亞超星系團中所有的星系,因此科學家普遍認為,拉尼亞凱亞超星系團中星系的真實數量,很可能比這還要大得多。

(↑圖中的紅點表示的是銀河系所在的位置,需要注意的是,按照真實的比例,銀河系並沒有那麼大,而應該是一個小到不可見的點)

從整體來看,拉尼亞凱亞超星系團的形狀就像是宇宙空間中的一片巨大的羽毛,其上存在著許多細絲狀結構,每一根「細絲」都是由大量的星系構成,而銀河系只是其中微不足道的一員,在這個巨大的結構裡,它渺小得猶如一粒沙子……

然而就是這樣一個「渺小」的銀河系,卻是一個大得令人類絕望的存在,人類未來真的可以在宇宙中暢遊嗎?這是一個值得我們深思的問題。



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