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在宇宙中,沒有什麼東西能夠完全絕對靜止下來,小到原子、電子,大到行星、恆星以及星系。我們所在的銀河系也不例外,它也在宇宙中不斷運動,並且相對於一個坐標系在快速運動,速度高達630公裡/秒,將近230萬公裡/小時。
那麼,天文學家如何知道銀河系在星系際空間中高速運動?銀河系最終會去往何方呢?
根據哈勃定律,我們知道空間結構在均勻膨脹,其中的星系大都在互相遠離。不過,宇宙膨脹在小尺度下是不均勻的,這是因為星系之間存在強大的引力作用,這可以對抗暗能量造成的空間膨脹效應。
在發現宇宙膨脹之後,天文學家又發現了宇宙大爆炸所殘留下的熱量——宇宙微波背景輻射,這種波長達到微波的光子充斥在整個宇宙中。無論我們從哪個方向觀測,最終都會觀測到138億年前的古老光子,它們在全天的分布十分均勻。
但宇宙微波背景存在極其輕微的溫度漲落,有一個十分微小的偶極各向異性。根據威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)的觀測數據,在獅子座方向上,宇宙微波背景輻射的溫度高出平均值0.0035,而反方向的寶瓶座溫度則低於平均值0.0035度。那麼,這種輕微的溫度漲落能說明什麼問題呢?
之所以會出現這種現象,是因為銀河系高速穿行於宇宙微波背景輻射中。在銀河系的運動方向上,宇宙微波背景輻射的光子會發生輕微藍移,波長變短,能量變高。而在相反方向上,光子會發生輕微紅移,波長拉長,能量降低。因此,宇宙微波背景輻射圖中會出現偶極現象。
據估計,地球朝著獅子座方向的運動速度約為371公裡/秒。另一方面,地球以30公裡/秒的速度環繞太陽運動。太陽還帶著地球環繞銀河系中心運動,速度大約為220公裡/秒。
綜合以上運動之後,天文學家發現,銀河系以及本星系群中的其他星系正以630公裡/秒的速度相對於宇宙微波背景靜止坐標系運動。運動方向為半人馬座,這幾乎與地球和銀心的方向成直角(東向),與銀道面的夾角約為30度。
那麼,為什麼銀河系會以如此快的速度在宇宙中運動呢?
不僅本星系群中的星系在朝著半人馬座方向高速運動,而且附近上百萬個星系的運動都有朝著相同方向的趨勢。天文學家推測,在距離銀河系大約2億光年的地方存在質量極為巨大的引力中心——巨引源,它產生的強大引力影響著周圍幾億光年內的星系運動。
不過,由於距離十分遙遠,銀河系以這個速度飛向巨引源需要極為漫長的時間,粗略估計需要950億年。在銀河系飛向巨引源的漫長過程中,由於空間持續加速膨脹,巨引源與銀河系的距離最終很可能反而會變得越來越大,導致銀河系永遠也無法達到巨引源。