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星系之間相隔數萬億公里,看上去彼此孤立,但其實它們都相互聯絡被稱為「星系團」,眾多的星系團聚集在一起形成「超星系團」,超星系團中包含著數萬個星系,而銀河系又處於怎樣的位置呢?

從巨集觀的角度來看,銀河系是「本星系群」的一部分,本星系群大約有30個星系(銀河系、「仙女座星系」是其中最大的兩個)。從更加巨集觀的角度來看,銀河系所在的本星系群是「室女座超星系團」的一部分。

「室女座超星系團」隱藏在巨大的「斯隆長城」中

位於新墨西哥州的阿帕奇山頂天文臺,科學家在這裡展開一項名為「斯隆數字巡天的觀測專案」,這臺望遠鏡不大,但造價卻十分昂貴,它肩負著非常獨特的使命,斯隆數字巡天繪製夜空的三維影象,這個專案可以確認數千萬星系的確切位置,斯隆數字巡天就是來解決這個問題的。這臺望遠鏡十分精密,可以利用一個特殊的攝像機,一次觀測數百個星系,斯隆數字巡天的宇宙探索,遠遠超越了銀河系,深入更加廣袤的太空,它準確的定位各個星系,並將所有資訊全部記錄在鋁製光碟上,這些鋁製光碟的直徑大約有30英寸,每張光碟上有640個小孔,這些孔都對應著天空中的目標,每個目標就是一個星系,星系發出的光線穿過小孔,沿一根光纜向下傳導,這一方法能夠記錄有關數千個星系的距離和位置的資料,並將其繪製成三維影象,這些影象能讓天文學家們知道星系的形狀以及星系的構成,還能展示星系的分佈情況,製作迄今為止最大的「三維天體圖」,這幅圖向我們展示了前所未見的景象,可以清楚的看到星系、星系團甚至超星系團,發現還有比超星系團更大的結構叫做「宇宙網」。

圖解:斯隆數字巡天繪製夜空的三維影象

斯隆數字巡天發現了一個直徑達14億光年的巨型絲狀宇宙網,這個絲狀結構被命名為「斯隆長城」,是迄今為止發現的宇宙中第二大的,單一結構之一,對於宇宙的浩瀚有了更直觀的認識,隨著影象的展開,可以看到星系團和絲狀結構,其中模糊的小點就是星系。

圖解:Sloan 斯隆長城

斯隆數字巡天展示了一幅巨大的星系分佈圖,科學家們更進一步,在超級電腦上建立了整個宇宙的模型,在絲狀結構裡無法看到單個的星系,甚至看不到星系團,只能看到浩瀚宇宙中的超星系團和它們組成的「宇宙網」,每條絲狀結構都包含了數百萬個由暗物質聚集在一起的星系團,在電腦模擬畫面中,絲狀結構中發光的部分就是暗物質,暗物質影響星系在宇宙形成的位置,星系並不是隨機散落的,它們聚成小群體,暗物質像膠水一樣,將整個宇宙的結構牢牢粘合在一起,他將星系、星系團以及超星系團結合在一起,這些結構都在與「宇宙網」中緊密相連,如果沒有暗物質,整個宇宙結構都會四分五裂,這就是宇宙的全貌,這一張巨大的宇宙網,有著120億年曆史的銀河系就藏在某一個絲狀結構深處,但銀河系仍然不可避免的,在一場巨大的宇宙碰撞中消亡(40億年後,仙女座星系會與銀河系碰撞)。

圖解:絲狀結構中發光的部分就是暗物質

星系是恆星的王國,一些是龐大的「球狀星系」,另外一些則是複雜的「螺旋星系」,而銀河系也一直在不斷的變化,當天文學家觀察銀河系時,它看上去像是靜止的,似乎會永遠存在,實際上並非如此,銀河系是不斷變化的,它的性質隨著時間不斷變化著。

星系不僅千變萬化,而且還在不斷運動,它們有時會互相碰撞,這種碰撞就是一個吞噬或被吞噬的過程

就像一個星系核粒子團,團內所有的星系都相互影響,發生碰撞,圖片中的星系,看上去像一個巨大的“雙重螺旋星系”,但實際上是兩個相互碰撞的星系,碰撞將持續數百萬年,兩個星系最終將合二為一,諸如此類的碰撞在宇宙中無處不在,銀河系也不例外。

圖解:雙重螺旋星系

銀河系就是一個同類相食的例子:

案例一:

銀河系能具有現在的規模,是因為它吞噬了其它小型星系,直至今天依然在吞噬其它星系,最近一次吞噬殘留的小恆星帶,銀河系就是在吞併中形成的。

圖解:剛剛誕生的星系不斷吞噬周邊的物質

案例二:

銀河系正處在與「仙女座星系」發生碰撞的軌道中,銀河系慢慢接近「仙女座星系」速度為每小時25萬英里,這意味著40直至50億年後,銀河系就會消亡,隨著兩個星系相互影響,它們將受到更多的干擾,距離越來越近,隨之產生滾雪球效應,它們會上演「死亡之舞」。

科學家可以模擬這場碰撞加速幾百萬倍後的情況,兩個星系相互碰撞之後,大量氣體和塵埃四處飛散,星系合併產生的引力使恆星脫離軌道,並將它們噴入太空深處,兩個星系會穿過對方,恆星本身不會碰撞,它們仍然相距甚遠,所有恆星幾乎都彼此擦肩而過,一顆恆星碰到另一顆恆星的概率幾乎為零,不過恆星之間的氣體和塵埃會不斷加熱並點燃,碰撞的氫氣會發出白熱光。銀河系和仙女座星系將不得存在,全新的銀河仙女星系將成為一個巨大的「橢圓星系」,沒有任何旋或漩渦的形狀。

圖解:銀河系與「仙女座星系」碰撞

這次碰撞將是不可逃避的,當銀河系的旋臂分離時,恆星和行星都將被四散推移,這也許就是地球的結局,整個宇宙的星系將繼續碰撞,但星系同類相食的時代終將過去,因為宇宙中存在一個更具毀滅性的力量,沒有任何事物能阻止這一力量,該力量將最終促使星系相互分離,宇宙會因此而不斷拉伸,直到宇宙自我分裂為止。

星系是宇宙的命脈

星系中包括恆星、太陽系、行星和衛星。星系中發生的一切都至關重要,人類的出現,是因為我們生活在星系之中,星系是由暗物質聚集在一起的精密結構,現在科學家發現了宇宙中的另一股力量叫做「暗能量」,與「暗物質」的作用正好相反,「暗物質」使星系聚集,而「暗物質」則使星系分離。

「暗能量」是宇宙的主導物質,「暗能量」神祕莫測,科學家完全不明白它為什麼存在,「暗能量」是由什麼構成,就好像宇宙中有一個隱形的「彈簧」,這些彈簧讓事物互相排斥,相互分離。科學家認為在遙遠的未來,暗能量將在宇宙大戰中戰勝暗物質,暗能量的勝利將導致星系相互分離,會將星系消滅,它會導致所有的星系不斷遠離地球,直至它們遠去的速度超過光速為止,宇宙的其它物質將從我們的眼前消失,這些事情都是發生在萬億年後。

圖解:由於宇宙一直在超光速膨脹,星系在彼此遠離

星系將成為深空中荒涼孤寂的小點,但這些都是很久以後才會發生的事,現在宇宙正在蓬勃發展,星系為生命的存在創造了適宜的環境。如果沒有了星系,地球將不復存在,也許生命根本就不可能存在,我們是幸運的,地球是唯一一個有生命存在的星球,因為我們微小的太陽系誕生在銀河系中恰當的位置,如果離星系中心再近一點,我們都將不存在。在星系中心情況會變得異常激烈,事實上,如果太陽系離銀河系的中心更近的話,放射性會非常強,生命就不可能誕生。如果離星系中心太遠,情況同樣很糟糕,離星系中心越遠恆星越少,我們同樣不能生存。所以從某種程度上說,地球位於銀河系的黃金地帶,不近不遠,恰到好處。

結語

科學家認為銀河系的黃金區域中包含數百萬顆恆星,所以在銀河系也許還存在其它的太陽系同樣可以孕育生命,如果銀河系存在宜居區,那麼其它星系也可能存在這樣的區域,宇宙浩瀚無邊,但神奇的是天文學家總能發現未知的世界,對於銀河系以及宇宙中的其它星系,還有無數的問題有待提出,無數的謎團需要解決。

20多年前誰能想到,銀河系中心的超級黑洞,10多年前誰能想到,天文學界會相信暗物質和暗能量的存在,科學研究越來越關注星系,因為星系是了解宇宙如何運轉的關鍵。

星系從誕生到逐漸演變,從相互碰撞到最終消亡,星系是科學研究的「超級巨星」。

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