銀河系,中心的黑洞才500萬倍太陽質量怎麼束縛住銀河系的上千億恆星的?

Whoisyourbaba


好好看看銀河系中心,它可不是什麼單純的黑洞。它是左右兩個旋臂,左邊和右也帶動系內所有星球在運動,而且左右不在同一個層面,而是有上下層。我有一個猜測:銀河系實際是由兩個巨大星系組成的,就象是兩個巨大的量子糾纏一樣。它們兩個既沒有相互吸引組合、也沒有排斥分離,相互在較著勁兒,形成各帶一條旋臂作圓周運動。以上純屬個人觀點


貓咪—地球


就在前不久,美國航空航天局宣佈測得銀河系的總質量約為1.5萬億個太陽,這真是一個天文數字。

我們又知道星系的運行和星系的中心黑洞關係很大,然而銀河系中心黑洞的質量只有太陽的431萬倍,其距離銀河系總質量相去甚遠,那麼這麼小的銀河系中心黑洞是如何統治這個龐大的星系?束縛住如此眾多的恆星的呢?



銀河系是一個棒旋星系,其直徑可達16萬光年,其中有數千億顆恆星,單獨依靠銀河系中心黑洞是不可能束縛住住如此眾多的恆星的,一般認為銀河系中心黑洞外延伸的引力影響不會超過100光年,然而銀河系的直徑卻在16萬光年左右,很顯然銀河系的存在與運行是不能只靠銀河系中心的引力的。

我們都知道恆星也有引力,比如說我們太陽系的運行主要就依靠太陽的引力,八大行星以及其他的矮行星、小行星、彗星等都在太陽引力的影響下圍繞太陽運行,所以恆星的引力影響也是很大的,雖然它們無法和銀河系中心黑洞相提並論,但是恆星在各自的空間中也發揮了其引力作用,可以對附近的恆星等天體產生引力影響。



在銀河系的中心位置,恆星的密集度要超過我們太陽系附近空間的許多倍,銀心位置存在著大量的恆星,它們以銀河系中心黑洞為中心向外鋪展,這些恆星所形成的總質量也產生了強大的引力,可以吸引外圍的恆星,而外圍的恆星和行星位置的恆星產生的質量又可以吸引更外圍的恆星,如此類推,就可以將整個銀河系的恆星束縛在一起。


然而如果只靠恆星引力的話也是不行的,因為它們終將會在引力的吸引下完全合併到一起,不過銀河系也是在旋轉的,這就使得這些恆星有了一個向外的離心力,這些離心力可以消除恆星間的一些引力作用。

但是,依靠旋轉之下的離心力也不能使銀河系的恆星如此平穩平衡的運行。天文學家們研究發現,其實在銀河系中還有一種看不見的物質在起著相當重大的作用。這種物質就是暗物質。

宇宙中暗物質的含量非常高,它佔到了宇宙中物質總量的85%左右,可見物質大約佔到宇宙物質質量的15%,暗物質是可見物質總量的5倍多,這種物質雖然至今不可見,卻在星系的運行中起著重要的凝聚和平衡作用。

在我們銀河系中,暗物質的含量也非常高,也正是也在銀河系中起到了一種維護平衡的作用,使得銀河系中的恆星不至於因為引力而壓縮到一起,也不會因為星系的旋轉作用,而使得恆星四散飛開。


所以,銀河系如此平衡穩定的運行,並非是銀河系中心黑洞的引力束縛造成的,而是和銀河系恆星間的引力、銀河系的運行狀況和旋轉速度、銀河系中的暗物質作用這三個條件有關。


人類的方向


確實,雖然我們不知道銀河系裡到底有多少顆恆星,但科學家們估計至少有上億顆,而每顆恆星幾乎都擁有自己的恆星系統,這意味著有更多的行星和衛星!

而銀河系中心黑洞質量只有太陽的400萬倍,雖然看上去質量確實很大,但相對於千億顆恆星,黑洞在銀河系佔的比例會很小,如此這樣黑洞是如何掌控龐大的銀河系呢?

像我們的太陽,質量佔據了整個太陽系質量的99.86%,如此絕對統治力也理所當然地讓太陽輕鬆統治整個銀河系!

科學家對銀河系邊緣的恆星運動研究發現了一種異常情況,讓我們明白很可能有其他力量在起作用!

科學家們發現銀河系邊緣的恆星運行速度異常的快,理論上講越是邊緣的恆星,速度應該越慢,如此快的速度應該早就甩出銀河系了。這說明有額外的引力在拉拽著邊緣的恆星,這就是暗物質的發現!

暗物質就像宇宙裡的“膠水”一樣,讓快速運動的天體不至於飛離銀河系,保持了銀河系的穩定!同時,科學家們發現,暗物質相當於普通物質的5倍,這說明暗物質才是宇宙的絕對統治者,而並非我們所見的普通物質!


宇宙探索


銀心黑洞才四百萬倍太陽質量,它怎麼能束縛住銀河系上千億恆星運動的?

以太陽系為例,太陽系的質心太陽佔了整個太陽系總質量的99.86%以上,剩下0.14%的物質形成行星圍繞太陽公轉,這絕對沒有毛病,因為太陽是太陽系中具有絕對控股權的超級超級大股東,所以一幫小弟乖乖跟著太陽沒日沒夜的在銀河系中趕路!

銀河系的總質量約為太陽的5000-10000億倍,但銀心黑洞只有太陽的400萬倍,只有整個銀河系的1%%%-0.04%%,這和絕對控股的太陽比較反差實在是太大了,那麼一個儘管質量巨大但比例微不足道的銀心黑洞是如何HOLD住有著數千億顆恆星的銀河系的?也許有如下幾個方面

一、銀心黑洞的超大質量;

二、不要忽視核球的質量效應;

三、看不見的暗物質骨架作用;

我們來一一敘述這些原因:

首先是銀心黑洞本身的巨大質量效應 銀心質量高達太陽的400萬倍,因此它可以在很遠的距離內捕獲恆星,將一大幫小弟約束在自己的周圍!

上圖是直接圍繞銀心黑洞公轉數十顆核球中心的恆星群,從公轉週期十幾年到數十年上百年不等!

在上圖的時間跨度裡,至少有兩顆恆星已經完成了公轉一週的任務,當然這只是極度接近黑洞的中心死亡區域公轉的恆星,您不要指望這些恆星周圍有行星能誕生生命,即使有行星會很容易被黑洞捕獲,也會被銀心黑洞的超強X射線時刻掃描!

其次是助力銀心黑洞引力的核球請不要忘記 在銀河系中心有一個恆星高度密集的星系核(恆星間距約1萬天文單位,太陽附近最近的恆星距離27萬天文單位),整個核球長4-5千秒差距,厚約4千秒差距(一秒差距約為3.26光年),其佔了整個銀河系約5%的質量!

上圖是由歐空局蓋婭衛星測量了銀河系數十億顆恆星後建立的銀河系3D模型,各位可以清晰的看到銀心核球的形狀與恆星大致分佈!但由於銀盤面塵埃帶遮擋,還有很多恆星是無法看到的!因此銀河系各個懸臂上的恆星圍繞銀心公轉時受到的引力不僅是來自銀心黑洞,還有銀心核球以及恆星軌道靠近銀心方向的恆星質量疊加效應!

最後請不要遺漏了暗物質的骨架作用 據天文學家測算,即使以銀心黑洞以及核球與其他恆星的質量疊加效應,仍然不足以HOLD住星系邊緣飛奔的恆星,因為根據這些顯物質的質量計算,這些恆星早已超過了銀河系的逃逸速度!

儘管暗物質正式概念在上世紀八十年代才通過觀測背景星系團時的引力透鏡效應,以及星系和星團中熾熱氣體的溫度分佈,另外也有宇宙微波背景輻射的各向異性佐證後才被正式確立,但天文學家卡普坦早在二十年代時就通過觀測星系的系統運動間接推算出可能存在我們看不見的物質!因此天文學家有相當的理由認為在星系中肯定有我們看不見的“暗物質”在起著骨架作用,避免星系在高速公轉過程中分崩離析!當然關於暗物質的歷程我們按下不表,各位瞭解暗物質在銀河系的天體公轉中起著相當關鍵的作用即可!

來自澳大利亞的科學家推算出銀河系中暗物質的總質量高達8000億倍,這幾乎相當於另一個銀河系的質量!以此質量計算,假如要從銀河系中逃逸,那麼速度不是早先計算的每秒240KM+120KM,而是高達每秒550KM以上!無論是前者還是後者,我們都無法達到,所以還是埋頭髮展宇航技術吧!

所以單獨依靠銀心Sgr A*是HOLD不住整個銀河系的,它有一幫小弟的協助,還有個看不見的影子幫手,依靠它們的不遺餘力撕裂了大犬座矮星系,讓它成了銀河系的腰帶還繞了三圈,也捕獲人馬座的矮橢球星系,撕扯到只剩下一個星系核,星系其餘部分也成了銀河系的第二根腰帶!甚至遠在16和19萬光年以外的大小麥哲倫星系也未能置身事外,未來的大小麥哲倫星系就將成為銀河系的一部分!


星辰大海路上的種花家


銀河系中心黑洞依靠萬有引力、星系自轉產生的磁力場、星系中恆星釋放帶電粒子形成的電力場,來主導整個星系的有序運行。

牛頓萬有引力裡沒有磁力場的變化,只能在地球上適用。愛因斯坦在廣義相對論中,引力現象加入了空間磁力場的變化,適用範圍比牛頓的萬有引力廣,但還是不能正確得描述星系的運行狀況。在大星系團中萬有引力場與星系團中的磁力場和電力場相比,萬有引力場變得微不足道。為擬補引力的不足,要加入百分九十以上的暗物質,來為星系團提供引力。加入越多的暗物質星系團的質量變得越大 ,引力變得更加地不足,加入暗物質只會讓星系團運轉更加地困難,除非暗物質沒有質量。

負電荷之間同向運動相吸,星系中大量的恆星同向運動,產生強大的星系磁力場。星系自轉生產的磁力場,從赤道面向兩極遞減,赤道面的強大磁力場把星系中的物質束縛在赤道面附近形成星系盤。在星系中磁力場遠遠大於引力場,宇宙有磁力場的存在不需要假設的暗物質。

星系中恆星釋放了大量的帶電粒子,使整個星系盤空間變成了導電體, 星系中心兩側的費米氣泡擴散後與星系盤邊緣連接,形成閉合電路。星系中的電力場使負電荷從星系邊緣向星系中心黑洞運動,使正電荷從中心黑洞向星系盤邊緣運動。星系中的電力場是星系膨脹的動力,宇宙加速膨脹不需要暗能量和大爆炸,宇宙電力場為宇宙膨脹提供動力。

在星系中強大的電力場作用下,星系出現了星系旋臂,星系旋臂成為星系中心黑洞到星系邊緣的通電導線。通電的星系旋臂為星系核中新誕生的恆星離開星系核的動力。星系中心黑洞不斷地創造出物質,由星系電力場進行運送佔領更大的宇宙空間。


太上邪神


銀河系是一個龐大的結構,其直徑至少有10萬光年,厚度約2千光年,其中包含的恆星數量可達1000至4000億顆。這些恆星都有一個共同特點,它們都會環繞銀河系中心公轉,我們的太陽也是如此。而在銀河系的中心,潛伏著一個質量為太陽430萬倍的超大質量黑洞——人馬座A*。那麼,銀河系的恆星運動都是受到人馬座A*引力的控制嗎?

事實並非如此。雖然恆星繞銀心旋轉,並且銀心那裡有一個超大質量黑洞,但這兩者並沒有直接的關係。銀河系中的恆星運動並沒有受到人馬座A*引力的控制,只有極少數的恆星才會受到銀心超大質量黑洞的束縛。這是因為人馬座A*的質量遠小於整個銀河系的質量,所以該黑洞的引力主要範圍其實很有限。

據估計,銀河系中的普通物質總質量至少為太陽的1萬億倍,這相當於人馬座A*質量的23萬倍。人馬座A*的質量佔比不到0.0005%,它的引力不可能會束縛住所有恆星的運動。相比之下,太陽的質量佔到整個太陽系總質量的99.8%,所以太陽的引力會控制其他所有太陽系天體的運動。

雖然人馬座A*無法主宰銀河系中的恆星運動,但它可以主宰少數靠近它的恆星運動。天文學家已經觀測到多顆環繞人馬座A*運動的恆星,例如,編號為S2的恆星就是其中一顆。

S2大約每隔16年環繞人馬座A*旋轉一週,它與黑洞的最近距離約為120天文單位(180億公里),對應的最快軌道速度高達7650公里/秒(地球的公轉速度僅為30公里/秒)。天文學家對這顆恆星的運動進行了長期跟蹤,其實際軌道和一系列引力效應與廣義相對論的預言十分吻合。

至於為什麼銀河系中的恆星都會以銀心作為公轉中心,其原因並非人馬座A*的引力作用,而是因為銀河系的共同質心正是銀心,這是銀心的意義所在。

事實上,所有天體的運動都是以共同質心為中心。太陽系中的天體並非真正意義上繞著太陽運動,而是繞著太陽系共同質心運動。只是太陽的質量佔比非常大,使得太陽系的共同質心就在太陽附近,所以看起來天體在繞著太陽旋轉。

那麼,為什麼人馬座A*又會剛好處在銀心呢?並且很多星系的中心都有超大質量黑洞呢?

關於星系中心的超大質量黑洞形成機制目前尚不清楚,理論上存在兩種可能的機制。一種模型認為,大質量恆星死亡之後會坍縮成黑洞,它們與其他黑洞發生碰撞,並且還會逐漸吸積星際空間中的氣體雲,最終成長為超大質量黑洞。另一種模型認為,星際空間中的巨大氣體雲直接沒有經歷恆星過程,而是直接坍縮成超大質量黑洞的種子,最終演變為超大質量黑洞。

無論是哪種機制,種子黑洞要演變為超大質量黑洞,必須吞噬大量的物質和其他黑洞。由於長時間的動力學效應,最終能夠成長為超大質量黑洞的種子黑洞必然會逐漸遷移到星系中心。在星系中心,還能捕獲更多的物質,從而使質量進一步增大。有些超大質量黑洞的質量可達太陽的數十億倍,例如,M87*,有些甚至可達太陽的數百億倍。


火星一號



銀河系是一個棒旋星系,的直徑約有20萬光年,厚度約我2000光年。其中包含的恆星就有1000~4000億顆。而且每個恆星都有自己對應的行星。有的行星很多,而有的行星卻只有一兩顆,有行星和恆星就這樣組成的恆星系。

最近美國航天局剛剛公佈,測量到的銀河系的質量是太陽質量的1.5萬億倍。而我們銀河系中心的黑洞也才只有430萬倍太陽質量。

那麼到底為什麼430萬倍質量的黑洞卻可以吸引住大約1.5萬億倍質量的恆星的,這對比起來可不是一個小數目。



其實很簡單,這就好比地球中心最中間的那個原子是怎麼吸引住整個地球質量的?


因為在銀河系中心黑洞的周圍有很多中子星和大質量的天體的恆星,因此中心的這些大質量天體就會增加中心的引力和向心力。

所以就這樣裡邊的吸引外邊的,不僅僅只有銀河系中心的那個黑洞在吸引,就是由裡到外這樣整體性的吸引。就吸引住了1.5萬億倍的太陽質量。

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時間史


牛頓的萬有引力定律還是愛因斯坦的相對論,通過對物質質量的計算,無論如何都不能滿足維持銀河系這種等級的星系運行。這個不是誤差,而是和理論要求差了十萬八千里。

所以科學家得出的結論,除了物質,一定還有另一種人類未能認識的"東西"存在,暗物質。通過計算,暗物質才是宇宙的主要成分,宇宙中物質只佔5%,其它的95%是不為人類所認識。暗物質才是宇宙演變的主要能量。可惜,人類對暗物質的認識知之甚少,還未能探測到暗物質,還停留在猜想層面。


血染盔甲


正如《心經》所說:色不異空,空不異色,色即是空,空即是色。我們認為空間是完全空的,實際上空間和物質是相互依存的,我們可以把空間看成是一個充滿量子的大海,那麼大海中形成的氣泡就是我們看到物質,而銀河系則是這個大海中的一個巨大的漩渦,漩渦中布著大量的氣泡(恆星),維繫銀河系的引力實際上是空間量子的旋力,這樣理解是不是更容易些?


聞心禪社


宇宙中的冷凍也是應一種勢能,因為這種勢能無須介質才發揮其作用,而是對任何的物質進行著不懈的冷縮使其發生運動演化的,它不管你星系幾多千萬億的恆星和大黑白之洞,都因這一個冷凍收縮安排就位的。


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