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在銀河系與仙女座星系之間,難道是一片254萬光年的虛空?
2021/09/12
2021/09/12
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

仙女座星系距離銀河系大約為254萬光年,其直徑高達22萬光年,擁有大約1萬億顆恒星。在觀測條件良好的條件下,地球上的人類用肉眼就可以直接看到這個比銀河系還要巨大的星系,這很容易令人疑惑,在銀河系與仙女座星系之間,難道是一片254萬光年的虛空嗎?

實際上,雖然在這兩個星系之間的星系際空間看上去一片黑暗,但也不至于是什麼都沒有虛空,下面我們就來一起瞭解一下,在銀河系與仙女座星系之間的黑暗區域中,到底存在著什麼。

星系際物質

萬有引力是星系的「塑造者」,由于早期宇宙的物質密度並不是絕對平均,因此萬有引力就會使宇宙中的物質向密度較高的區域不斷聚集,並最終形成了我們現在所看到的各式各樣的星系。

然而在星系之間也不是絕對真空,這裡仍然存在著非常稀疏的等離子、氣體和塵埃,我們可以將它們統稱為「星系際物質」,很明顯,在銀河系與仙女座星系之間,同樣存在著這樣的物質。

「流浪天體」

在過去的日子裡,天文學家早已發現了銀河系中存在著一些「超高速恒星」,顧名思義,這些恒星的速度都很快,例如在2005年發現的「US708」,其速度就可以達到每秒鐘1200公里左右,而于2019年發現的「S5-HVS1」,其速度更是高達每秒鐘1700公里以上。

我們都知道,當一個物體的速度達到第三宇宙速度時,它就可以僅憑自身的慣性擺脫太陽系引力的束縛。同樣的道理,如果一個物體的速度足夠高,它也可以擺脫銀河系引力的束縛,我們可以將這個速度稱為「第四宇宙速度」。

雖然我們暫時還不能精確地定義「第四宇宙速度」,但可以肯定的是,「超高速恒星」的速度比「第四宇宙速度」要快得多,這就意味著,如果不出意外的話,它們在未來註定會離開銀河系。

其實「超高速恒星」並不神秘,比如說當雙星系統中的兩顆恒星互相圍繞著對方高速旋轉時,其中的一顆恒星「不幸」被超大質量黑洞吞噬,另一顆恒星就會以極高的速度被「拋」出去。

除此之外,在「天體碰撞」、「超新星爆發」等高能事件中,一些天體(或者天體的殘骸)也可能會獲得足以擺脫銀河系引力的速度,在經歷了漫長的時間之後,它們也可能會成為在銀河系之外的空間中「流浪」的天體。

這樣的情形在宇宙中是普遍存在的,也就是說,除了銀河系之外,仙女座星系以及宇宙中其它的星系同樣也會時不時地向宇宙深空中「拋」出一些「流浪天體」,所以我們完全可以相信,在銀河系與仙女座星系之間的黑暗區域中,存在著少量的「流浪天體」,只不過由于觀測水準的限制,我們暫時還觀測不到它們罷了。

暗物質和暗能量

在浩瀚的宇宙中,我們能夠直接觀測到的物質其實只占宇宙總質能的大約4.9%,而其它的則由暗物質(約26.8%)和暗能量(約68.3%)佔據。

雖然暗物質不可直接觀測,但是它們卻能夠產生與之質量相匹配的引力,所以我們可以通過它們產生的「引力透鏡效應」對暗物質在宇宙中的分佈情況進行間接觀測。

上圖為天文學家通過「引力透鏡效應」繪製的暗物質在星系團尺度上的分佈圖,其中的「白霧狀」結構就是暗物質,從中我們可以看到,在星系和星系之間是有暗物質存在的。

迄今為止,我們對暗能量依然是知之甚少,我們只知道這是一種驅使宇宙不斷膨脹的「未知能量」。觀測資料顯示,宇宙的膨脹是非常均勻的,而這也就表明了暗能量在宇宙空間中也是均勻分佈的,因此可以說,在銀河系與仙女座星系之間的黑暗區域中,是有暗能量存在的。

結語

儘管在銀河系與仙女座星系之間並不是一片虛空,但是這裡的物質確實是極為稀疏,根據天文學家的估算,宇宙中星系際空間中的物質平均密度大概相當于每立方米只有幾個質子(注:不包括暗物質和暗能量)。

這就意味著,假如人類想要從銀河系飛到仙女座星系,就必須在幾乎沒有任何補給的情況下,跨越254萬光年的距離。

 

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