科学家认为，当暗物质合并并聚集成群时，星系就形成了 #宇宙探索 #天文 #宇宙 #未解之謎

天文學家斷定,星系中心存在着超大質量黑洞, 讓恆星以極快的速度旋轉, 但它們並未強到足以讓整個星系聚集起來。 是什麼將星系聚集起來的? 這個謎一直無人能解。 直到上世紀30年代, 根據瑞士天文學家普里茨、 自維基的計算, 星系中並沒有足夠的引力, 它們應該相互飛散纔對。 星系爲什麼沒有散開, 而是全部聚集成群? 一定有某種東西, 讓它們保持特定的形態。 但黑洞的引力還不夠強, 所以自維基推斷, 一定存在着某種尚未被探測到的東西。 銀河系包含了數千億顆恆星, 在可觀測宇宙, 至少有幾千億個星系, 每一個都獨一無二, 巨大而充滿活力。 這些星系從何而來? 它們的未來是什麼? 星系是大量恆星的集合, 一個普通的星系, 可能超過一千億顆恆星。 它們實際上是恆星的託兒所, 是恆星形成和消亡的地方。 恆星誕生於星系的星雲中, 星雲是塵埃和氣體的集中地。 很長一段時間以來, 我們對星系知之甚少。 一個世紀以前, 人們相信銀河系是宇宙中唯一的星系。 1924年, 天文學家埃德溫·哈勃改變了整個情況。 通過當時最精密的望遠鏡觀測宇宙, 他在黑暗的夜空中看到一團團朦朧的光。 哈勃意識到, 它們並非獨立的恆星, 而是佈滿星星的星系遠在銀河系之外。 從銀河系這個宇宙中唯一的星系, 發展到在一年內擁有數十億個星系, 哈勃做出了天文史上最偉大的發現之一。 宇宙中包含了大量的星系, 而不僅僅是一個。 所有星系看起來都非常美, 它們代表了宇宙的基本組成部分。 當它們在太空中旋轉時, 就像巨大的真輪。 在地球上, 我們用米、千米來測量距離, 而在天文尺度上則使用光年, 這是光在一年內傳播的距離。 銀河系的直徑超過十萬光年, 我們離它的中心約2.64萬光年。 從地球上看,銀河系似乎大的離譜。 但從宏觀的角度來看, 它看起來只是一個小點。 銀河系與其他星系相比, 它真的很小。 比我們最近的仙女座星系, 直徑約有20萬光年, 是銀河系的兩倍大。 仕女座超星系團中最大的星系, M87星系, 直徑約50萬光年, 比仙女座星系大得多。 但與直徑600萬光年的龐然大物相比, M87就顯得微不足道了。 IC1101星系是迄今爲止發現的最大的星系。 經過計算得知, IC1101星系的直徑約爲600萬光年, 比銀河系大60倍。 這樣龐大的星系足以容下幾千個銀河系。 一個星系的直徑動輒幾萬到幾百萬光年, 其包含的恆星數量更是少則千億, 多則萬億以上。 它們到底是如何形成的呢? 星系的起源是天體物理學中一個關鍵謎題。 大約137億年前, 宇宙開始與我們所謂的大爆炸, 一段高熱高密度的時期。 大爆炸之後, 第一批恆星開始出現。 僅僅兩億年後, 由於重力的作用, 它們的質量開始聚集在一起, 形成了最早的星系。 在太空望遠鏡的幫助下, 我們得以看見早期的宇宙, 那時的星系纔開始形成。 然而,現在看到的這些來自遙遠星系的光, 實際上是在數百萬年, 甚至數十億年前就離開了這些物體。 由於它們發出的光需要很長時間才能到達地球, 我們所看到的只不過是這些星系遙遠的過去。 哈勃深空視場顯示了一組模糊的點, 它們與我們現在看到的星系大不相同。 這些幾乎看不清的小光點, 那些模糊的光斑, 實際上可能是數百萬或數十億顆恆星的合併。 這些幾乎看不見的斑點代表着最古老的星系, 它們在宇宙大爆炸後約十億年後開始形成。 然而,哈勃望遠鏡的觀測範圍到此爲止了。 最新的微波望遠鏡可以讓我們看到更遠的過去。 該望遠鏡不僅可以識別原始星系, 還可以追蹤它們的演化過程。 所有星系的演化和星系團的形成都有跡可循。 所有的星系都留下了它們的印記供我們觀察。 最後,科學家們可以開始回答這個問題, 年輕的星系是什麼樣子的? 星系從星團演變成今天看到的複雜系統網絡, 這一過程正在被天文學家所觀察到。 據觀測所知,如今宇宙中最偉大的結構起源於恆星, 演變成星雲,形成星團,最終合併成超級星系團。 在早期的星系中,有很多星塵、氣體和塊狀結構。 然而,如今的星系似乎都是有組織和有序的。 混亂的星系團,何時以及如何變成現今有序的結構體。 引力是最好的解釋,它塑造了星系的結構, 引力的影響決定了它們的命運。 在大多數星系的中心,都存在着一個強大而具有破壞性的引力源。 年輕的星系是恆星、氣體和塵埃的混合體, 它們開始時非常混亂,就像漩渦星系一樣。 經過數十億年的發展,最終在引力的調和下, 形成了更有序的形式。 比如我們的銀河系,它不是由單個星系形成的, 而是由幾個星系組成的星團形成。 因此,銀河系起源於不同結構的集合, 不同大小和形狀的物體逐漸融合成爲我們今天看到的星系。 引力把不同的成分結合在一起, 隨着時間的推移逐漸拉近恆星的距離, 加快速度,讓混亂的星系變成一個有序的圓盤狀, 巨大的螺旋臂不停地收集星塵和氣體。 這個過程在宇宙的發展過程中進行了無數次, 雖然視覺上有所不同, 但這些星系似乎都圍繞着一箇中心物體旋轉。 長期以來,研究人員一直在思考, 是什麼改變了星系的行爲? 他們發現了黑洞,一種位於星系中央的超大質量黑洞。 來自某些星系中心的大量輻射的發現, 是超大質量黑洞存在的第一個跡象。 這些星系中的黑洞正在吞噬周圍的環境, 氣體和恆星是超大質量黑洞的晚餐。 有時,黑洞消耗食物的速度太快, 導致它們將食物以純能量數的形式灑向太空, 科學家們將它稱爲類星體。 類星體的存在也表明, 星系中心存在一個超大質量黑洞。 那麼,銀河系中心有沒有類星體呢? 觀測銀河系中心的恆星運動, 是發現超大質量黑洞的關鍵。 就像行星圍繞太陽運行一樣, 恆星也在引力的作用下運動。 在銀河系的中心, 科學家們發現的是一個奇怪而暴力的環境, 一切都變得更加極端。 恆星以極高的速度彼此擦肩而過, 比如S4714, 以每秒高達24000公里的速度運行, 差不多達到了光速的8%。 只有超大質量黑洞, 纔有足夠的能量把巨大的恆星甩來甩去。 這是銀河系中心存在超大質量黑洞的確鑿證據, 因爲黑洞的引力驅動了這些恆星的軌道。 儘管超大質量黑洞是大量引力的來源, 但它們的強度還不足以將星系捆綁在一起。 物理規則規定, 星系應該加速遠離彼此。 那麼,是什麼阻止了星系的瓦解呢? 或許還有比黑洞更強大的東西, 在等着我們去發現。 正如片頭自位機所認爲的那樣, 暗物質讓星系聚集成群, 或許也是它讓單個星系保持特定的形狀。 爲了弄清這一點, 科學家構造出了虛擬星系, 並對虛擬的恆星和引力進行了模擬, 讓很多粒子在扁平的疊狀軌道上旋轉, 就像我們的星系一樣。 科學家們希望能得到一個完美的星系, 想看看能否形成星系的旋臂。 但它卻總是分散開來, 星系內沒有足夠的引力讓其維持形狀。 後來研究人員加上了額外引力, 一種虛擬暗物質。 這個很自然的嘗試, 解決了問題並取得了成功。 暗物質的引力讓星系聚集起來, 讓星系保持形狀,固定在某個位置, 不讓它們四分五裂。 如今科學家們發現, 暗物質不僅讓星系成形, 或許還創造了星系。 在大爆炸中形成的暗物質聚集成團, 最終這些暗物質團成爲了核心星系的種子。 但暗物質的本質, 對科學家來說仍是一個謎, 仍不知道它到底是什麼。 暗物質很古怪, 我們完全不瞭解它。 很明顯, 它和你我之間並不是由同一種物質構成。 無法觸摸它, 無法感知它, 而它卻時刻圍繞在你的身邊。 很可能到處都是像幽靈一樣的暗物質, 可以穿過你的身體, 就好像你根本不存在一樣。 儘管我們對暗物質的瞭解有限, 但它似乎在整個宇宙中都很豐富。 這似乎意味着宇宙的運作方式 皆取決於它。 或許暗物質真的存在? 最近, 這種神祕的物質已在深空中被人類探測到。 並非直接探測到, 而是通過觀察它對光線的作用。 它會使光線發生彎曲, 被稱爲引力透鏡效應。 引力透鏡讓我們對於探測暗物質的存在。 它們的原理是, 某個遙遠星系發出的一束光, 向我們這個方向傳來。 如果它穿過大量的暗物質, 它的路線會繞過暗物質, 這是受到引力的拉動。 當哈勃望遠鏡窺視宇宙深處時, 發現有的星系出現了扭曲和拉伸, 造成圖像扭曲的正是暗物質。 就好像透過金魚缸觀察金魚一樣, 探測這些星系的形狀, 以及扭曲的程度, 可以精確地探測出存在的暗物質密度。 暗物質或是宇宙中的關鍵組成部分, 自時間一時, 它就發揮着作用, 影響着萬物。 從星系的旋轉, 星系的形成與演化, 到宇宙的大尺度結構, 暗物質的影子無處不在。 儘管看不見摸不着, 也探測不到, 但它確實存在, 依然是宇宙的主宰。 這些星系看似完全孤立, 彼此相距數萬, 數億光年遠, 實際上它們生活在超級星系團中。 銀河系在宇宙中的位置仍然是個謎。 如果你看整個圖像, 你會發現銀河系與本星系群有關, 它是銀河系和仙女星系, 麥哲倫星雲等50個星系, 組成的一個規模較小的集團。 其中銀河系和仙女座星系, 是這個集團中最大的兩個成員。 研究人員現在正在繪製星系團和超星系團的地圖, 以更好的瞭解宇宙。 可觀測宇宙的直徑範圍, 達到了930億光年, 和浩瀚的宇宙比起來, 銀河系小得微不足道。 隨着多年的觀測和數據分析, 科學家們認爲, 銀河系在宇宙中的具體地址是, 本星系群, 仙女座超星系團, 拉尼亞凱亞超星系團, 雙魚, 鯨魚座超星系團複合體, 五仙, 北冕座長城, 可觀測宇宙。 星系是大量的恆星帝國, 形狀從巨大的球形, 到複雜的螺旋形布等。 問題是, 它們總是在進化。 星系不僅會進化, 它們也會移動, 有時它們會撞到一起。 這種碰撞在宇宙中一直都在發生, 我們的銀河系也不例外, 將在大約40億年後, 與仙女座相撞。 屆時, 銀河系的一切都結束了。 兩個偶遇的星系之間將會有一場死亡之舞, 它們會向四面八方釋放出氣體和塵埃雲, 將恆星從軌道上撕裂, 並將它們發射到虛空中。 最終, 這兩個星系會相互穿過併合併成一個星系, 銀河系和仙女座星系將不復存在, 誕生一個被科學家命名爲銀女星系的全新星系。 這對地球意味着什麼? 當銀河系的壁被撕裂時, 地球可能會被拋到外太空, 或者我們可能會在這個新星系的衛裏結束, 地球和人類的一切痕跡將不復存在, 仿若與我們有關的一切都不曾存在過。 宇宙中的星系會繼續碰撞, 星系自相殘殺的時代最終會結束。 因爲宇宙中有一種更具破壞性的力量, 一種什麼也阻擋不了的力量, 它最終會把宇宙撕裂。 這是研究人員發現的一種新的宇宙力量, 被稱爲暗能量。 與暗物質不同,暗能量具有相反的效果。 它將星系分開,而不是聚集在一起。 暗能量要神祕得多, 我們根本不知道它在哪裏, 由什麼組成,只知道它的存在。 除此之外,我們對它的理解也有限。 暗能量真的很奇怪, 事物相互抗拒,相互推開, 就好像空間本身包含着微小的彈簧一樣。 科學家們預測,在遙遠的未來, 暗能量將在宇宙中戰勝暗物質, 隨着這場勝利, 星系最終將開始漸行漸遠, 最終會因爲暗能量而消亡。 它會加速宇宙的膨脹, 迫使所有的星系離我們越來越遠, 直到它們變得不可見, 並且遠離的速度比光速還快。 屆時,宇宙中其他的一切 都將在我們眼前消失。 我們的銀河系和更遠的星系 仍充滿了謎團和未解之謎。 20年前,誰能想到 我們能夠識別出銀河系中心的黑洞? 20年前,誰能預料到 暗物質和暗能量存在的證據? 當我們凝視宇宙時, 眼前的星辰、星系和星雲, 儘管美麗, 實際上只是宇宙壯觀景象的冰山一角。 星系的誕生、演化、碰撞、消亡, 我們的命運與每一個星系的命運交織在一起。 最終,人類的命運掌握在他們手中, 因爲是他們創造了我們,塑造了我們。 感謝觀看本期視頻。 如果喜歡此類內容, 不妨來個一鍵三連支持一下。 我們下一期再見。