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太阳和银河,到底谁跑得更快?这个小学生问题让我昨晚失眠了

昨晚刷到一个短视频,说太阳系正带着我们以每小时79万公里的速度在银河系里狂奔,我当时就愣了——这也太快了吧?然后脑子突然蹦出另一个问题:那银河系自己呢?它绕着谁转?速度是多少?

这就像你在高铁上走路,高铁本身也在跑,那到底是你在高铁上走路的速度快,还是高铁本身跑得快?这个类比太有意思了,我决定搞明白它。

查了一堆资料之后发现,很多人搞混了一个关键点:速度永远是相对的,你得先说清楚参照物是谁,不说明白这个,快慢根本没法比。

先说太阳系,它跑得到底有多快?

太阳系在银河系里的运动,有点像你在游乐园坐旋转飞椅,太阳带着我们,绕着银河系中心转圈,这个速度,天文学家测出来了——大约每秒220公里

换算成小时制,就是每小时约79万公里,什么概念?北京到上海的距离,太阳系一秒钟能跑两趟来回,这速度开过去,你连"到了"都来不及说。

但这个速度是怎么测出来的呢?其实原理不难理解,天文学家通过观测银河系中心附近的天体,再结合我们的位置距离银心大约6万光年,利用多普勒效应和三角测量法,就能算出绕转速度,简单说就是:"我知道你离圆心多远,也知道你转一圈多久,速度自然就算出来了。"

太阳和银河,到底谁跑得更快?这个小学生问题让我昨晚失眠了

一光年是什么?就是光跑一年的距离,差不多9.46万亿公里,2.6万光年,这个数字大到让人头晕,但更重要的是,太阳系绕银河系一圈要多久?答案是——大约2.3亿年,这个时间被叫做一个"银河年",上一次太阳系转到这里的时候,恐龙还没出现呢。

那银河系自己呢?它也在跑

如果你以为银河系是静止不动的,那就太小看宇宙了,银河系不是飘在那里不动的,它也在朝着某个方向运动

这个运动的参照物就大了——宇宙微波背景辐射,大概可以理解为宇宙大爆炸留下的"余温",把整个可观测宇宙当成一个背景板,测量银河系相对于这个背景板的运动速度。

结果呢?每秒大约630公里

也就是说,银河系本身相对于宇宙背景,正在以每小时约227万公里的速度狂奔。

这下有意思了。

所以到底谁快?把这个表格放这就清楚了

对象 参照物 速度(每秒) 速度(每小时)
太阳系 银河系中心 约220公里 约79万公里
银河系 宇宙微波背景辐射 约630公里 约227万公里

从数字上看,银河系比太阳系快得多,几乎快了三倍。

但你可能会问,这俩能直接比吗?一个是绕圈跑,一个是直线奔,一个是相对于银心,一个是相对于宇宙背景,参照物都不一样,比出来的数字其实不是一个维度上的事,就像你问我"你跑得快还是你坐的高铁跑得快",那得先说清楚高铁是相对于地面,你是相对于高铁车厢地板,不然没法比。

等等,还有个更快的你没说

差点漏掉一个关键信息,前面说银河系以每秒630公里的速度运动,但它不是漫无目的地漂,它正在被一个巨大的引力源吸引。

那个引力源叫"巨引源",位于我们银河系所在的拉尼亚凯亚超星系团的核心方向,在南天的半人马座和长蛇座之间,银河系连同周围几百个星系,都在被它拉过去。

这个速度是多少呢?每秒大约1000公里

比太阳系绕银河系的速度快了将近五倍。

巨引源到底是什么?

说实话,天文学家也不是完全清楚,因为它正好被银河系的盘面挡住了,我们看不到它后面的情况,但通过X射线和射电波段的观测,知道那是一片质量极其巨大的星系团集合体——矩尺座星系团的质量大约是太阳的1000万亿倍。

这么大的质量,产生的引力拖拽着整个本星系群朝它加速坠落,这种运动叫做"哈勃流",是宇宙大尺度结构上的一种运动趋势。

同一时刻,我们在进行多少种运动?

这个问题问出来,很多人会沉默几秒,其实我们每个人,此时此刻至少参与了以下运动:

  • 地球自转,赤道处每秒约465米
  • 地球绕太阳公转,每秒约30公里
  • 太阳系绕银河系中心,每秒约220公里
  • 银河系在本星系群内运动,每秒约40公里(朝仙女座方向)
  • 本星系群朝室女座星系团运动,每秒约600公里
  • 室女座星系团和周围的超星系团一起朝着巨引源运动,每秒约1000公里

这些速度方向各不相同,叠加在一起,你就是宇宙中一个极其复杂的运动轨迹上的乘客,你觉得自己现在坐着没动,其实你已经飞出几百公里了。

太阳和银河,到底谁跑得更快?这个小学生问题让我昨晚失眠了

那银河系会被巨引源吞掉吗?

你可能会担心,银河系既然在朝着巨引源狂奔,最后会不会一头撞上去?

理论上是这样,但因为宇宙在膨胀,而暗能量在加速这个膨胀,银河系可能永远也到不了巨引源的位置,宇宙膨胀的速度在足够大的尺度上超过了引力,就像你在跑步机上朝前跑,履带却不断把你往后带,你虽然跑得飞快,却始终到不了终点,目前看来,银河系和巨引源之间的距离还在被不断拉大,我们大概只能永远"在路上"了。

这个发现来自索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特和亚当·里斯,他们在1998年通过对Ia型超新星的观测发现了宇宙加速膨胀,后来拿了2011年的诺贝尔物理学奖,这个结论,至今还在被无数观测验证。

回到开头那个问题——银河系比太阳系快吗?看数字,银河系确实遥遥领先,但说到底,宇宙里不存在绝对的快慢,只有一个接一个让人惊叹的运动层次,我们永远在飞驰,永远在路上,永远到不了终点,这种感觉,还挺浪漫的不是吗。

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