銀河系中心黑洞大約為430萬個太陽質量,佔銀河系普通物質總質量的百萬分之三不到,卻能束縛住銀河系近2000億顆恆星,其實這不只是中心黑洞的功勞,銀河系中心周圍的恆星分布密度遠大於邊緣,銀河系核球的質量佔了銀河系質量的5%,還有銀河系中大量暗物質也起了作用。
科學家最新的數據顯示,銀河系總質量(不包含暗物質和暗能量)大約為1.5萬億個太陽質量,這裡面包含了恆星、黑洞、星際氣體和塵埃等等,其中銀河系中心黑洞為430萬倍太陽質量。
我們知道,在我們太陽系中,有八大行星、200多顆衛星以及數百萬計的小行星,但是太陽質量佔了整個太陽系總質量的99.86%,太陽引力的影響範圍能到1光年外的奧爾特雲。
與太陽系不同,銀河系中心黑洞的質量只有銀河系總質量的百萬分之三,銀河系直徑大約為20萬光年,那麼這個黑洞是如何統治如此龐大的銀河系呢?
銀河系質量分布情況
在萬裡無雲的夏季,我們可以在夜空中看到一條明暗相間的銀河,銀河有一個明顯的中心,如果我們用望遠鏡進行觀察,會發現銀河中心附近的恆星數量遠多於其他地方。
現代天文觀測已經模擬繪製出銀河系的大致形狀,銀河系有一個恆星非常密集的核球,這裡的恆星之間平均距離只有0.2光年,相比之下,距離太陽最近的比鄰星也有4.2光年,而且核球的恆星年齡一般都很大,其中還隱藏了許多黑洞。
據估計,核球的質量大約為整個銀河系質量的5%,這部分質量對銀河系整體的結構起了關鍵作用,束縛著銀盤內相對稀疏的恆星,就如太陽束縛著太陽系中其他天體一樣。
暗物質
另外天文學家還發現,根據萬有引力理論,銀河系恆星的運動速度應該在靠近中心的快,靠近邊緣的慢;然而實際觀測和理論預測相差非常大,銀河系恆星的運動速度相差並不大,如果完全根據萬有引力理論,在銀河系邊緣的恆星會因為運動速度過快被甩出了銀河系,實際上並未如此。
考慮各方面的可能性之後,天文學家堅信在銀河系中存在大量的「暗物質」,正是這些暗物質的存在,才沒有讓銀河系因為離心作用而瓦解,而且暗物質的質量要遠大於普通物質。
暗物質是當今物理學的最大謎團之一,天文學家不僅在銀河系中發現暗物質的存在,還在星系之間、星系團內發現了暗物質的蹤影;天文觀測表明,在我們宇宙中,暗物質佔宇宙物質(普通物質和暗物質)總質量的85%、佔宇宙總質能(普通物質、暗物質和暗能量)的26.8%。
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