宇宙中存在引力,星球之間的距離會越來越小嗎?

2020-12-05 科學黑洞

蘋果瓜熟蒂落,掉在了牛頓的頭上,讓他靈光乍現發現了萬有引力的存在。這樣看來,引力的存在是在拉近「彼此」的距離,力的存在會給物體施加加速度,讓物體加速或者減速運動,如果力達到平衡,最終物體會處於靜止狀態。

而我們紛雜的宇宙主要是由各種天體構成,例如地球和月球構成行星系統,行星帶著衛星繞恆星運動,構成恆星系統,整個太陽系內還含有大量的小行星和彗星。

仰望星空看到的繁星,都是一個個恆星系統,最後構成大的星系,例如我們的銀河系。而幾乎所有的星系中心都有一個超大質量黑洞,那裡聚集著數百萬甚至更多倍太陽質量的物質,它們就是一個星系的核心,也起到了維繫整個星系運行的作用。

黑洞是一種特殊的天體,曾被愛因斯坦廣義相對論預言,目前已經確定黑洞的存在。按照質量劃分黑洞有三種類型:

第一種是預言誕生於宇宙大爆炸之初的原初黑洞,它們由於大爆炸時巨大的擠壓作用是瞬間形成,按照模型這類黑洞應該廣泛存在於宇宙空間中,但是目前並沒有發現它們的蹤影;

第二種是恆星級別的黑洞,這也是宇宙中最多最普遍的黑洞,它們是由超大質量恆星演化到生命後期,經歷超新星爆炸後拋掉多餘物質,最後形成的特殊天體;

第三種就是位於大部分星系中心的超大質量黑洞,例如人類的第一張黑洞照片,拍攝的對象就是距離我們5500萬光年之外M87星系中心的超大質量黑洞,質量是太陽的65億倍。

引力是維持宇宙天體系統的重要作用力,因為引力的存在,才能形成複雜的天體系統。按照常規的理解,引力有著吸引的作用,那麼宇宙中的天體應該會越來越近才對。

這種思想實際上是符合常規的,關於宇宙演化的模型,哈勃最先發現星系紅移的現象並提出哈勃定律,認為距離我們越遠的星系退行速度越快。同時後續宇宙背景微波輻射的發現,最終科學家得出了宇宙膨脹的結論,認為宇宙誕生於138億年前的奇點大爆炸,經過漫長時間演化到今天的樣子。

關於宇宙演化的模型,在科學家腦子裡建立起來,那就是宇宙大爆炸-減速膨脹達到極點,宇宙膨脹速度為零,開始加速的向內塔縮。這個模型很常規,因為有引力的存在,更應該如此。

但後來科學家發現,事情好像超出了我們的想像,宇宙開始的時候的確是在減速膨脹,但是在某個節點位置之後,宇宙開始了加速膨脹,並且速度越來越快,這是一件非常詭異的事情。設想一下,向上拋一個小球,出手的瞬間小球速度是最快的,但是受到地球引力作用,加速度方向和運動方向相反,因此小球會減速的上升,直到某個點小球速度為零,開始加速下降最終返回地面。

但如果這個時候跟你說,這個小球到了某個節點位置開始加速向上運動,最終速度越來越快逃出了地球。這個時候可能有人想了,小球又不是火箭它靠的是什麼讓它飛出了地球哪?

科學家提出了另外一種新的概念,那就是宇宙中廣泛存在「暗能量」,它們的作用機制和引力有點相反,那就是隨著距離的逐漸增加暗能量的作用效果也逐漸增加,並且呈現的是「排斥力」的作用。暗能量的提出,讓宇宙加速膨脹模型得到了合理的解釋。

所以說引力的確是協調者整個天體系統,但是也並不會讓星球之間的距離漸小,相反宇宙膨脹的存在,天體與天體之間、星系與星系之間除了某些特殊的情況,它們都在相互遠離。

特殊的情況如銀河系和仙女座星系,兩個星系正在相互靠近,大約30-40億年以後開始膨脹融合,整個過程肯定會持續到70億年後,屆時一個新的橢圓星系就誕生了。

文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。

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