最早託勒密提出「地心說」時,人類認為自己腳下的地球就是宇宙的中心,甚至後來提出「日心說」的哥白尼,還要被教會迫害,被抨擊為「異端邪說」。
託勒密
託勒密「地心說」
哥白尼
哥白尼「日心說」
可是隨著人類科技文明的不斷發展和進步,人類也漸漸意識到了地球的渺小,在宇宙中只是一粒塵埃,甚至連太陽系,在宇宙中都是非常微不足道的存在。
地球
地球在宇宙中
太陽系
太陽系在銀河系的位置
像太陽這樣的恆星,銀河系中就有幾千億顆,更不要說宇宙中還有數萬億像銀河系這樣的恆星系了。
宇宙恆星系星雲
而科學家在對宇宙的觀測中,也提出了一個非常大膽的想法:宇宙中許多的星系團,各自作為宇宙中的基本組成,形成了宇宙空間裡「纖維狀」的星繫結構,而我們銀河系所處的「本初星系團」,也只是纖維結構當中一根微不足道的纖維末端的小星系團,就好比是人體中毛細血管最細枝末節的地方。換句話說,就是我們人類誕生的銀河系,可能處在宇宙中最偏遠的一個角落裡,是宇宙中最「貧瘠」的地方。
銀河系在宇宙中的位置
眾所周知,宇宙是由物質組成的,而在我們所處的宇宙中,這些主要的物質分布有一個非常驚人特徵,那就是纖維狀結構。
宇宙的立體拓撲影像模擬
纖維狀結構是宇宙已知的最大結構,一個典型的纖維狀結構的長度是70至150百萬秒差距,這些纖維狀結構厚實、線狀排列,組成了宇宙中空洞的邊界,由星系組成明亮而細長的絲線編織出了一張巨大的宇宙網。
宇宙大尺度結構模擬圖
宇宙的超級結構,這是比拉尼亞凱亞超星系團尺度更大的位置,上圖中寬度略微超過12億光年,圖中每一個亮點代表的都是一個超級星系團(拉尼亞凱亞超星團同級別的),而每一條須狀物都是由一個個星系組成的「纖維」。
宇宙纖維狀結構
這是放大後的局部,黃色斑點代表星系,藍色則代表瀰漫在宇宙空間的氣體,而這些主要是指氫元素和氦元素。
星系局部放大
英仙-雙魚超星系團就是一個絕佳的範例。這個巨大的星系鏈橫貫北天,跨度超過50°。它由一系列較小的纖維結構組成,就像地球上的支流匯聚成大河一樣。蘊藏在這些纖維結構中的是高密度的星系群和星系團,位於纖維結構之間的則是碩大的巨洞。
銀河系就位於這樣一個纖維結構的外圍,後者被稱為拉尼亞克亞超星系團,發現於2014年。在夏威夷語中,「拉尼亞克亞」意為「無限的天堂」。
拉尼亞克亞超星系團三維結構
包含近100,000個星系,它是一個纖維結構複雜交織的結點,大小有5億光年。尋找到拉尼亞克亞超星系團就好比第一次發現自己的故鄉實則是一個更大得多的國家的一部分,後者還與其他國家接壤。
通過四列分析圖可以看到,最左邊是暗物質結構的演化,第二列是氣體的演化。可以看到無論是暗物質還是氣體在宇宙的演化過程中,通過大尺度的標準都可以看做是纖維結構的變化。這種形成方式本身,就是星系的演化。
往任何地方看,星系都標記出了這些纖維的蹤跡。然而,星系並不僅僅照亮了宇宙網,它們還是被宇宙網所塑造的。
星系纖維狀演化
事實上,和人一樣,星系也是環境的產物。例如:橢圓星系通常會聚集成群和團,而漩渦星系則更偏好自由自在。
宇宙旋渦狀星團
環境在星系的指向上顯然也扮演了重要的角色。關於這是如何發生的,有兩大主導的理論。一個認為星系在形成時就與環境指向一致,另一個則認為這一排列是後期演化的結果。
星系可以由幾種方式來改變指向。大星系通過吞食小星系生長,這一過程被稱為「併合」。但並合併非是隨機的。
當一個星系被引力所發現,沿著呈纖維狀分布物質的引力方向,就會發生頻繁的併合,也就是吞噬。這會在吞食小星系過程中留下環境的印記,反映出周圍宇宙網的情況。巨型星系有點像等待著獵物的蜘蛛,只不過它們吃的是小星系而非昆蟲,它們所坐擁的網也不是圓形而是拉長的。
黑洞吞噬恆星的瞬間
星系間的吞噬如同大魚吃小魚一般
如果時間足夠,引力無休止地拉拽會慢慢地改變星系的指向,直到它們與周圍的環境一致。理論計算和計算機模擬表明,這一過程所需的時間小於宇宙的年齡,意味著如果有一個星系一開始它的指向與環境的不一致,那到了今天這兩者就會指向相同,形成最終吞噬並融合在一起。
哈勃望遠鏡拍下"連環星系殺手"NGC 1512的吞噬現場
最近的研究例子就是仙女星系,這是一個位於仙女座方位的擁有巨大盤狀結構的旋渦星系,直徑22萬光年,距離地球有254萬光年,是距銀河系最近的大星系。仙女星系在東北方向的天空中看起來是紡錘狀的橢圓光斑,是肉眼可見的最遙遠的天體之一。
仙女星系
仙女星系和銀河系同處於本星系群,算上暗物質的話,仙女星系質量小於銀河系,直徑至少是銀河系的1.6倍。 仙女星系是本星系群中最大的星系。
仙女星系和銀河系
仙女星系雖名有「仙女」二字,但確確實實是一個「大胃王仙女」。天文學家在研究我們的這個隔壁鄰居時,發現在過去的100億年裡,仙女星系在兩個不同的時期「吃了饕餮大餐」- 吞沒了較小的星系,但是它的「吃相」讓天文學家感到困惑。
在檢查圍繞仙女星系旋轉的77個球狀星團(每個星團約有100萬顆恆星)並測量了它們的速度之後,研究小組偶然發現了一些令人驚訝的東西。
仙女星系的球狀星團
對其數據的最佳解釋表明,仙女星系在過去的100億年中至少兩次吞噬了一個星系(或多個星系)。這些「饕餮盛宴」之一是最近發生的,但另一次則更為古老了。天文學家說,仙女星系一直「在不同的時段大吃大喝」,而不是隨著時間的推移逐漸吸收恆星和星團。
仙女星系的饕餮盛宴
這一現象可能表明,構成我們宇宙基礎的細絲和空隙網絡,遵循著自然的「黑暗森林」準則,發現即死後演變為至今我們所處的「宇宙網」。
宇宙網
早在2012年,天文學家就曾通過哈勃望遠鏡的觀測,確定了仙女星系在未來的某一天必然與銀河系相撞。待到那時,極有可能是仙女星系吞噬我們的銀河系,並且合併成為一個更大的星系。只是,我們的太陽系、地球以及人類是否會在這場浩劫中毀滅呢?
仙女星系吞噬來臨前的地球
實際上,星系之間的碰撞並非普通意義上的撞擊,而是一種引力的交互作用,這種現象在宇宙中普遍發生。仙女星系目前正以極速衝向地球,但當仙女星系與銀河系相撞之後,仙女星系便不會再有足夠的動力繼續前行。仙女星系比我們的銀河系要大很多,所以在兩星系碰撞之後,仙女星系基本能夠保持原狀,而我們的銀河系將被撕裂吞噬,成為仙女星系的組成部分。
人類文明與宇宙
若是如此,太陽系將遭遇大劫,地球很有可能在那時被震為齏粉,人類將無路可走。
人類文明的浩劫
不過幸運的是,這場災難距離我們還有太過久遠的歲月,這對於凡人來說是遙不可及的,更為幸運的是,人類或許早在這場災難之前就已經滅絕了,或許根本不用遭劫也說不定。