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銀河系的邊界是什麼?科學家揭示了驚人的發現
2023/08/06

   銀河系是我們所在的星系,它由數千億顆恒星和大量的氣體、塵埃、行星、衛星、小行星、彗星等組成。銀河系的中心是一個巨大的黑洞,它的質量相當于400萬個太陽。銀河系的形狀是一個扁平的螺旋盤,它的直徑約為12萬光年,厚度約為1000光年。銀河系還被一層看不見的暗物質包圍著,暗物質是一種神秘的物質,它不發光也不反射光,但是它有重力,可以影響周圍的物質。

銀河系有邊界嗎?

    這是一個很難回答的問題,因為我們無法直接觀測到銀河系的整體形態。我們只能通過觀測周圍的恒星和其他星系來推斷出銀河系的結構和大小。但是這樣做有很多困難和不確定性,比如恒星的距離、運動、亮度等都不容易測量,而且銀河系內部也有很多遮擋和干擾的因素,比如塵埃、氣體、磁場等。

    為了找到銀河系的邊界,科學家們使用了一種新的方法,他們利用了一種叫做高速恒星(hypervelocity stars)的特殊現象。高速恒星是指那些以超過1000公里每秒(相當于地球繞太陽公轉速度的三倍)飛離銀河系中心的恒星。這些恒星可能是由于受到黑洞或其他恒星的強大引力作用而被彈射出去的。高速恒星可以作為探測器,它們可以穿越銀河系的各個層次,直到達達暗物質光環的邊緣。如果我們能夠測量出高速恒星在不同位置時的速度和方向,就可以推算出暗物質光環對它們的重力影響,從而確定出銀河系的邊界。

    科學家們使用了一顆名為S5-HVS1的高速恒星作為樣本,它是2019年發現的最快的高速恒星之一,它以每秒1750公里(相當于地球繞太陽公轉速度的五倍)飛離銀河系中心。科學家們追溯了它過去500萬年來所經歷過的軌跡,并計算了它在不同位置時受到暗物質光環重力作用下產生的加速度或減速度。通過這種方法,科學家們得出了一個驚人的結果:銀河系的直徑約為190萬光年,比它的閃亮螺旋盤寬15倍以上。

這個數字意味著什麼呢?

    首先,它意味著銀河系比我們之前想象得要大得多。

    其次,它意味著銀河系的質量也要比我們之前估計得要大得多。暗物質光環占據了銀河系的絕大部分空間,它的質量也占據了銀河系的絕大部分質量。科學家們根據高速恒星的數據,重新計算了銀河系的質量,得出了一個令人震驚的數字:銀河系的質量約為2.4萬億個太陽的質量,比之前估計的要高出近一倍。

    最后,它意味著銀河系和其他星系之間的相互作用也要比我們之前認為的要復雜得多。銀河系并不是孤立存在的,它和周圍的數百個小型星系組成了一個叫做本星系群(Local Group)的星系集團。本星系群中最大的兩個星系是銀河系和仙女座星系(Andromeda Galaxy),它們之間相距約250萬光年。 如果銀河系的直徑為190萬光年,那麼它和仙女座星系之間的距離就只有600萬光年左右,這意味著它們之間的重力作用要比我們之前認為的要強烈得多。

    科學家們預測,銀河系和仙女座星系將在大約40億年后發生碰撞,形成一個更大的橢圓形星系。如果銀河系的邊界更大,那麼這個碰撞可能會提前發生,并且更加劇烈。

    這些發現對于我們理解宇宙的結構和演化有著重要的意義,它們也給我們帶來了更多的疑問和挑戰。暗物質到底是什麼?它是如何形成和分布的?它對于恒星、行星、生命等有什麼影響?我們能否探測到暗物質或者利用暗物質?這些問題可能需要我們花費更多的時間和精力來尋找答案。

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