結合引力的產生與大小關係的原理,我們一般預設:物質的質量越大,引力作用也就越大。
在太陽系當中,太陽的質量佔據了整個太陽系的99.8%,幾乎是整個太陽系的質量總和,所以可以輕易的作為中心,吸引住數量龐大的行星、衛星和彗星等天體,構成整個穩定的恆星天體系統。
在銀河系中,像太陽這樣的恆星就多達1000億至4000億個,其質量也已經是太陽的1.5萬億倍,簡直就是一個天文數字,完全無法估量。但是,在這個總體質量龐大的的星系中,其核心的質量卻似乎有點不成比例,甚至不足銀河系的0.0005%,它是怎麼束縛住數千億顆恆星的?
銀河系
就像是地球只是太陽系中的一員一樣,太陽系同樣也只是銀河系中的一個組成部分,甚至毫不起眼。因為地球對於太陽系甚至整個銀河系來說,可能都再難找到一個類似的物質存在,但像太陽這樣的恆星,在銀河系中卻可以找到數千億顆,燕環肥瘦樣樣都有。要論特殊性,那就是我們“凡爾賽”的時候了。
但正如地球受制卻又依賴於太陽一般,太陽系也受制於銀河系。在銀河系的四條大的懸臂中,太陽系正在獵戶臂上跟隨大部隊一起運轉,大約每秒鐘250公里,運轉一週約耗時2.5億年。並且每圍繞銀河系走上一圈,我們就會距離起核心更近一步。
這是因為銀河系的銀心是一個巨大的引力源,或者說是一個密度極高的黑洞,會吸引吞噬周邊的天體物質。
但是,這個黑洞的質量遠不是整個銀河系質量的最大值,只是太陽的430萬倍,星系與中心的質量比和太陽系的物質與中心質量比完全不對等。
從引力作用方面來說,似乎不足以將幾乎壓倒性質量村咋物質束縛在銀河系當中,那麼它是怎麼維持整個銀河系的構架的?
星系形成
如果按照引力與質量的關係來看,和所有被束縛住的天體質量造成的引力相比,似乎銀心被撕裂的可能性會遠大於物質被銀心管控的可能性。既然引力的原理在這方面並不能解釋銀河系形成的原因,那麼星系的誕生是否存在其它可能?
對於星系形成問題,就像是宇宙的形成一樣,科學界也沒有具體的證據參考,但比較受主流接受的觀點就是“星雲說”。
根據宇宙大爆炸假說,在宇宙的初步形成期間產生了很多高能粒子、電子等物質,隨著溫度的降低和空間的膨脹,很多粒子開始組合、靠攏,成為直徑和質量都非常龐大的星雲。在不同的引力偏移作用下,又成為不同的物質,較大的物質吸引著較小的物質靠近,演化出恆星、行星、彗星和其他小的物質。
我們可以將這個看作是眾多物質的重組後再分組的過程。星雲構成物質、物質構成天體、天體組成星系、然後就是更大的超星系。
這裡面都存在一個共同的點,就是大的物質吸引小的物質,就像是太陽吸引著眾多行星,是太陽系的中心天體。但是這裡面還存在一個理解上的誤區,那就是“中心天體”和“質心”的差別。
引力和質量偏差
“質心”是什麼?簡單來說,質心就是物質質量集中的一個假想點,和物質形態上的中心點可能發生重合,也可能相去甚遠。
我們常常預設太陽就是太陽系的中心,這本來也沒有什麼錯,但是整個太陽系的質心卻沒有落在太陽上。太陽能關係的質心不是一成不變的,它會根據系內所有的物質運動變化規律而產生偏移。
比如當太陽系的幾個大的行星都運動到了同一側且呈“連珠”之式,那麼太陽系的質心就會發生最大程度的偏移,在太陽中心的160多公里處,超過了太陽的直徑,直接落在太陽之外。
或者我們可以參考比較直觀的冥王星系統,冥王星和它的衛星整體的運動狀態就像是上述所列的原理一樣。冥王星本身的自轉也在隨著質心走,中間就出現得了一個空心的圈,但整體來說,其衛星依舊圍繞冥王星旋轉。
相同的道理,在銀河系上共有四條較為明顯且距離分佈較為均勻的懸臂,還有兩條較小的新懸臂,組成一個龐大的銀盤,都以銀心為中心擺臂旋轉。這些懸臂上的大小星系數目總體上相差不會太過,但依舊會存在質量上的差異。
就像是對角線上的物質質量相互牽扯一樣,哪怕中心的物質所作用的力並不足以維持平衡,但這個對角上的重量也可以保持相對平衡。
當然,這樣的解釋中還加註了個人的理解,可能說出來會有些偏差,但大致就是這麼個意思。但是也明顯的,如果中心的質量實在太小,引力作用的束縛並不足夠,那麼更多的星系系統的維持應該還有其他物質的作用共同完成。只是這樣的物質存在究竟是什麼?暗物質?暗能量?
但是我們目前連這些物質的存在都沒理出來,利用這些未知的猜測來解釋,就有點像是“甩鍋”。總之,宇宙的奧秘還有很多,而人類的探索還遠遠不夠。