神秘力量!相當巨大,它正在靠近我們銀河系?會是什麼?

2023-09-27     天文在線

原標題:神秘力量!相當巨大,它正在靠近我們銀河系?會是什麼?

宇宙中萬物都在進行一場十分複雜的舞蹈,它們不斷地被其他大質量物體拉向不同的方向。整個宇宙的運動,包括行星如何圍繞恆星旋轉,恆星如何圍繞星系運動,以及星系如何在太空中移動等等,都可以用引力來解釋。然而,研究者表明我們不僅僅被拉向不同方向,我們還在被一種神秘的力量所「推「動,今天就讓我們一起揭開「這推動我們星系的巨大力量」的神秘面紗吧。

為了理解這種力量是如何影響我們在宇宙中的速度的,我們可以把宇宙結構作為基礎開始了解。諸如太陽系等等的行星系統由一顆恆星和繞其運行的物體(如行星)組成。一個星系由數百萬顆恆星組成,其中許多恆星有自己的行星系統,除了這些,還有氣體、塵埃和暗物質。我們的太陽系位於一個被稱為「本星際雲」的巨大雲氣中,它是我們銀河系獵戶臂的一部分。

並且就像恆星在引力的作用下聚集在一起一樣,銀河系也是如此,也會受到引力而聚集。銀河系就位於「本星系群」中,銀河系,連同仙女座星系和三角星系,以及幾十個較小的矮星系組成了這個「本星系群」。一般來說,一個星系群是由50個或更少的星系組成的,而對於更多星系的聚集——50個或更多——則被稱為「星團」。總而言之,我們的「本星系群」的直徑約為1000萬光年。

我們的星系鄰居在太空中都相隔很遠,但宇宙結構的規模比這更加遼闊。「超星系團」是常規星系團和星系群共同形成!我們「本星系群」所在的超星系團叫做「室女座」。然而令人難以置信的是,在可觀測宇宙中,估計總共有1000萬個(或更多)超星系團!在很大程度上他們是相互關聯的。除了這些實體星球外,還有更廣闊的區域——那就是宇宙空間——幾乎沒有任何東西,它們與我們同樣息息相關,生活在同一個世界中。

宇宙中所有的星系、星系團、星系團和超星系團都被拉向不同的方向,但整體來說,它們被吸引向質量最大的聚集體。然而,與此同時,宇宙的膨脹也會影響結果。

從宇宙大爆炸以來,膨脹就開始讓物體在太空中不受重力影響地移動。為了分離出這個重要的因素,科學家們把星系因重力而產生的速度稱為「特殊速度」。

現在,讓我們回到「神秘的力量」。它在推動著銀河系。碰巧的是,我們的整個宇宙正被拉向另一個巨大的星系聚集地——夏普力超星系團。但問題是,即使考慮到膨脹的因素,這個引力仍然不能使我們加速得如此之快。這些數字加起來就是不能與我們的數據相符……

於是,科學家在2017年提出了另一種力量的存在——我們的「神秘」力量。這神秘的力量,在銀河系的另一端,推動銀河系(包括我們)前進。科學家稱這種力為偶極排斥力(或譯為「偶極墟」)。

然而,產生偶極排斥力的天體實際上是一個特別大的宇宙空洞,一個超級空洞!怎樣得出這個結論呢?利用紅移和藍移觀測,研究人員繪製了我們所在宇宙區域的引力流圖,即「宇宙流項目」。在這個過程中,首席研究員耶胡達•霍夫曼教授發現,本星系群的實際速度並沒有達到預期的水平。我們又只能解釋為,存在著另一個級大的力壓著我們,阻礙我們前進。事實上,這個天體(也可能是缺少的天體)占了我們朝向夏普利超星系團運動速度的50%。

霍夫曼解釋道:「除了被力拉向夏普力集中,我們也被力向新發現的偶極排斥力推移。」

但「偶極排斥」這個名字可能有點誤導。它的功能是排斥我們,但實際上它根本沒有對我們施加任何力量……我們知道萬有引力是宇宙各種力中最獨一無二的,因為物體在引力的作用下總是相互吸引,而從不相互排斥。

然而,雖然通常認為它不能推動我們,但它似乎可以。

如果我們將本星系群¹想像成是一個金屬球而同時將沙普利超星系團²當做是一塊巨大的磁鐵,那本星系群就會自然地向後者的方向滾去。然而,對於我們的宇宙空間來說,我們有來自一個方向的巨大拉力,卻缺乏源自另一方向的力——來自偶極墟超空³的力。正如天體物理學家伊森•西格爾(Ethan Siegel)所闡釋的:「引力從不是排斥性的,但如果在一個方向上的引力比其他任一方向的都要小的話,那引力與排斥力的表現並不會有什麼區別。」這便是此處正在發生的事。

偶極墟是一種只能容納很少物質的巨洞,但它並非是完全空著的。它只是相較於宇宙中其他擁有著大量恆星、星系以及行星的地方來說是空的。這就是為什麼它施加的引力基本上是一個不明顯的量。好似一個處在宇宙中的鬼城一樣的它,距離地球約五億光年,並與沙普利超星系團的方向相反。但是,即便如此,我們的「神秘之力」也應該歸咎於它。雖然在那兒幾乎什麼都沒有,但仍然有著重要的「神秘之力」,雖然那裡幾乎什麼都沒有,但仍然有著重要的影響。至今為止,我們還沒有直接觀察到偶極墟的存在。

對其存在進行理論化的科學家們已從星系的速度相對於吸引我們的物質的數量推斷出了它的存在。通過望遠鏡去觀察任何大小的巨洞或暗斑都是不易的,因此我們對它們的觀測通常是基於間接證據的。不過,為更進一步地研究,現下的目標是更加嚴密地觀察偶極墟中包含的數個星系。「多虧」宇宙塵在我們和它們間的道路上雜亂地堆積著,這目標成為了一個挑戰。但如果我們能對這些地方有更好的認知的話,我們也將可能更好地知道我們為什麼會像現在這樣在太空中運動。

繪製總宇宙的引力流圖是人類接下的關鍵一步,了解像偶極墟等結構的細節在未來理應是至關重要的。與此同時,為了準確掌握星系運動的速度及原因,天體物理學家在發射太空飛行器時常常利用引力。宇宙航行並非是將探測器對著一個方向然後打開其推進器那樣簡單輕鬆。處於引力風中的探測器的航行效率要高很多,並且科學家們目前正利用著其他行星的引力來使探測器加速或改變太陽系內探測器的方向——這是一種被稱作引力加速或彈射⁴的妙法。

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/8101a589189e8c9300921bf386a07764.html