為什么星系的運動很復(fù)雜
世間萬物無時無刻不在運動,人雖然看起來是靜止不動的,可是也是隨著地球一起轉(zhuǎn)動的。各類天體亦是如此,龐大的星系梅田也在不知疲倦的運動。可是為什么說星系的運動很復(fù)雜,其中的原因是什么呢?相信許多朋友們都不太了解,下面就小編來給大家解答一下疑惑吧。
首先,星系有自轉(zhuǎn),即個星系繞著自身的某根軸在轉(zhuǎn)動,類似于地球繞地軸的自轉(zhuǎn)。但星系并非如地球般的單個剛體,它們是大量恒星以及星際介質(zhì)引力維系在一起組成的集合體。因此,星系自轉(zhuǎn)具體表現(xiàn)為星系中眾多恒星繞星系中心的轉(zhuǎn)動,但每一個恒星轉(zhuǎn)動的角速度隨恒星到星系中心距離的不同而不同。這種形式的自轉(zhuǎn)稱為較差自轉(zhuǎn)或較差轉(zhuǎn)動。包括銀河系在內(nèi)的大部分星系都有自轉(zhuǎn),其中盤狀星系(旋渦星系和透鏡狀星系)的轉(zhuǎn)動速度較大,橢圓星系的轉(zhuǎn)動速度較小。
除自轉(zhuǎn)外,星系還在宇宙空間中參與多種形式的體運動。從太陽所處位置上看,星系的運動主要含兩種成分,即系統(tǒng)性的退行運動和星系的本動。
星系參與系統(tǒng)性退行運動情況較為簡單。在宇宙中任一點的觀測者看遠處的星系,都會發(fā)現(xiàn)它們在遠離自己而去。這種退行緣自宇宙大爆炸引起的空間膨脹,其速度大小服從哈勃定律,即距離越遠,退行速度越大,因此,這種系統(tǒng)性的退行運動又稱為&ld;哈勃流&rd;。例如,較近的室女星系團距離為6200萬光年,退行速度約1200千米/秒;距離為326億光年的長蛇II星系團,退行速度高達60 000千米/秒。
相比之下,星系本動的情況則要復(fù)雜得多。
星系的本動,指單個星系的本身運動,其速度(包括大小和方向)因星系而異,具體情況取決于周圍其他星系的引力作用。在許多地方,星系的空間分布&ld;雜亂無章&rd;,星系本動速度的大小和方向也就各不相同,用數(shù)學語言來表述就是&ld;隨機分布&rd;,沒有什么規(guī)律。但是,倘若在一個區(qū)域內(nèi)存在某種質(zhì)量巨大的天體系統(tǒng),如星系團或超星系團,那么該系統(tǒng)巨大的引力作用就會使附近大批星系的本動速度呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,即表現(xiàn)出一致趨向該大質(zhì)量天體系統(tǒng)的運動。正因為如此,仔細分析星系本動的規(guī)律,便可發(fā)現(xiàn)這種局域性的大質(zhì)量天體系統(tǒng),并進而探究其性質(zhì)。
1988年,英國天文學家林登貝爾等人分析了400個橢圓星系的本動速度,結(jié)果表明這些星系的本動呈現(xiàn)兩種系統(tǒng)性變化趨勢:其一是趨向室女星系團中心的運動,其二是朝向半人馬座中某一點的運動。趨向室女星系團中心的運動,是因為室女星系團的引力,使周圍星系的運動偏離了哈勃流。而朝向半人馬座中某一點的運動,則說明那個方向上必有一個區(qū)域集聚了大量的物質(zhì),或者說集中了大量的星系團(包括其中的暗物質(zhì)),人們將其取名為&ld;巨引力源&rd;。巨引力源的總質(zhì)量估計為太陽質(zhì)量的5&ties;1016倍,超過銀河系質(zhì)量的35萬倍。其造成的星系對哈勃流的偏離更為明顯。巨引力源的距離約為2億光年,比室女星系團遠得多,但它所引起的星系本動速度接近600千米/秒,而室女星系團引起的星系本動僅為約250千米/秒。巨引力源的位置恰好處于銀道面附近,于星際消光非常嚴重,直接觀測頗為不易,但通過對星系運動狀態(tài)的分析,仍然可以探知它的存在。
上面所討論的對象是&ld;場星系&rd;即不隸屬于星系團的星系。對于星系團內(nèi)的星系(稱為團星系)來說,運動狀態(tài)也許更為復(fù)雜,因為除了參與星系團的體運動外,團星系個體還在星系團內(nèi)部作相對運動。
星系團會有緩慢自轉(zhuǎn),表現(xiàn)為團內(nèi)星系繞著星系團中心在轉(zhuǎn)動。但是,不同星系在團內(nèi)的運動速度并非&ld;步調(diào)一致&rd;,而是略有不同,這就是說團內(nèi)星系之間有相對運動。全部團星系相對運動速度的大小通常用彌散速度來衡量。一般來說,星系團的范圍越大,或者團內(nèi)星系的個數(shù)越多,團星系的彌散速度也越大;小星系團內(nèi)星系的彌散速度約為250~500千米/秒,而大星系團內(nèi)星系的彌散速度可高達2000千米/秒。
星系團的體運動,也含有服從哈勃定律的哈勃流運動和團的本動兩種成分。于哈勃流運動的規(guī)律是距離越遠,退行速度越大,因而對于非常遙遠的星系團來說,團的本動相對于哈勃流并不占主要地位,但近星系團的本動速度可以很明顯,甚至可以超過哈勃流的速度。