02.28 银河系,中心的黑洞才500万倍太阳质量怎么束缚住银河系的上千亿恒星的?

Whoisyourbaba


确实,虽然我们不知道银河系里到底有多少颗恒星,但科学家们估计至少有上亿颗,而每颗恒星几乎都拥有自己的恒星系统,这意味着有更多的行星和卫星!

而银河系中心黑洞质量只有太阳的400万倍,虽然看上去质量确实很大,但相对于千亿颗恒星,黑洞在银河系占的比例会很小,如此这样黑洞是如何掌控庞大的银河系呢?

像我们的太阳,质量占据了整个太阳系质量的99.86%,如此绝对统治力也理所当然地让太阳轻松统治整个银河系!

科学家对银河系边缘的恒星运动研究发现了一种异常情况,让我们明白很可能有其他力量在起作用!

科学家们发现银河系边缘的恒星运行速度异常的快,理论上讲越是边缘的恒星,速度应该越慢,如此快的速度应该早就甩出银河系了。这说明有额外的引力在拉拽着边缘的恒星,这就是暗物质的发现!

暗物质就像宇宙里的“胶水”一样,让快速运动的天体不至于飞离银河系,保持了银河系的稳定!同时,科学家们发现,暗物质相当于普通物质的5倍,这说明暗物质才是宇宙的绝对统治者,而并非我们所见的普通物质!


宇宙探索


就在前不久,美国航空航天局宣布测得银河系的总质量约为1.5万亿个太阳,这真是一个天文数字。

我们又知道星系的运行和星系的中心黑洞关系很大,然而银河系中心黑洞的质量只有太阳的431万倍,其距离银河系总质量相去甚远,那么这么小的银河系中心黑洞是如何统治这个庞大的星系?束缚住如此众多的恒星的呢?



银河系是一个棒旋星系,其直径可达16万光年,其中有数千亿颗恒星,单独依靠银河系中心黑洞是不可能束缚住住如此众多的恒星的,一般认为银河系中心黑洞外延伸的引力影响不会超过100光年,然而银河系的直径却在16万光年左右,很显然银河系的存在与运行是不能只靠银河系中心的引力的。

我们都知道恒星也有引力,比如说我们太阳系的运行主要就依靠太阳的引力,八大行星以及其他的矮行星、小行星、彗星等都在太阳引力的影响下围绕太阳运行,所以恒星的引力影响也是很大的,虽然它们无法和银河系中心黑洞相提并论,但是恒星在各自的空间中也发挥了其引力作用,可以对附近的恒星等天体产生引力影响。



在银河系的中心位置,恒星的密集度要超过我们太阳系附近空间的许多倍,银心位置存在着大量的恒星,它们以银河系中心黑洞为中心向外铺展,这些恒星所形成的总质量也产生了强大的引力,可以吸引外围的恒星,而外围的恒星和行星位置的恒星产生的质量又可以吸引更外围的恒星,如此类推,就可以将整个银河系的恒星束缚在一起。


然而如果只靠恒星引力的话也是不行的,因为它们终将会在引力的吸引下完全合并到一起,不过银河系也是在旋转的,这就使得这些恒星有了一个向外的离心力,这些离心力可以消除恒星间的一些引力作用。

但是,依靠旋转之下的离心力也不能使银河系的恒星如此平稳平衡的运行。天文学家们研究发现,其实在银河系中还有一种看不见的物质在起着相当重大的作用。这种物质就是暗物质。

宇宙中暗物质的含量非常高,它占到了宇宙中物质总量的85%左右,可见物质大约占到宇宙物质质量的15%,暗物质是可见物质总量的5倍多,这种物质虽然至今不可见,却在星系的运行中起着重要的凝聚和平衡作用。

在我们银河系中,暗物质的含量也非常高,也正是也在银河系中起到了一种维护平衡的作用,使得银河系中的恒星不至于因为引力而压缩到一起,也不会因为星系的旋转作用,而使得恒星四散飞开。


所以,银河系如此平衡稳定的运行,并非是银河系中心黑洞的引力束缚造成的,而是和银河系恒星间的引力、银河系的运行状况和旋转速度、银河系中的暗物质作用这三个条件有关。


人类的方向



银河系是一个棒旋星系,的直径约有20万光年,厚度约我2000光年。其中包含的恒星就有1000~4000亿颗。而且每个恒星都有自己对应的行星。有的行星很多,而有的行星却只有一两颗,有行星和恒星就这样组成的恒星系。

最近美国航天局刚刚公布,测量到的银河系的质量是太阳质量的1.5万亿倍。而我们银河系中心的黑洞也才只有430万倍太阳质量。

那么到底为什么430万倍质量的黑洞却可以吸引住大约1.5万亿倍质量的恒星的,这对比起来可不是一个小数目。



其实很简单,这就好比地球中心最中间的那个原子是怎么吸引住整个地球质量的?


因为在银河系中心黑洞的周围有很多中子星和大质量的天体的恒星,因此中心的这些大质量天体就会增加中心的引力和向心力。

所以就这样里边的吸引外边的,不仅仅只有银河系中心的那个黑洞在吸引,就是由里到外这样整体性的吸引。就吸引住了1.5万亿倍的太阳质量。

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时间史


银河系是一个庞大的结构,其直径至少有10万光年,厚度约2千光年,其中包含的恒星数量可达1000至4000亿颗。这些恒星都有一个共同特点,它们都会环绕银河系中心公转,我们的太阳也是如此。而在银河系的中心,潜伏着一个质量为太阳430万倍的超大质量黑洞——人马座A*。那么,银河系的恒星运动都是受到人马座A*引力的控制吗?

事实并非如此。虽然恒星绕银心旋转,并且银心那里有一个超大质量黑洞,但这两者并没有直接的关系。银河系中的恒星运动并没有受到人马座A*引力的控制,只有极少数的恒星才会受到银心超大质量黑洞的束缚。这是因为人马座A*的质量远小于整个银河系的质量,所以该黑洞的引力主要范围其实很有限。

据估计,银河系中的普通物质总质量至少为太阳的1万亿倍,这相当于人马座A*质量的23万倍。人马座A*的质量占比不到0.0005%,它的引力不可能会束缚住所有恒星的运动。相比之下,太阳的质量占到整个太阳系总质量的99.8%,所以太阳的引力会控制其他所有太阳系天体的运动。

虽然人马座A*无法主宰银河系中的恒星运动,但它可以主宰少数靠近它的恒星运动。天文学家已经观测到多颗环绕人马座A*运动的恒星,例如,编号为S2的恒星就是其中一颗。

S2大约每隔16年环绕人马座A*旋转一周,它与黑洞的最近距离约为120天文单位(180亿公里),对应的最快轨道速度高达7650公里/秒(地球的公转速度仅为30公里/秒)。天文学家对这颗恒星的运动进行了长期跟踪,其实际轨道和一系列引力效应与广义相对论的预言十分吻合。

至于为什么银河系中的恒星都会以银心作为公转中心,其原因并非人马座A*的引力作用,而是因为银河系的共同质心正是银心,这是银心的意义所在。

事实上,所有天体的运动都是以共同质心为中心。太阳系中的天体并非真正意义上绕着太阳运动,而是绕着太阳系共同质心运动。只是太阳的质量占比非常大,使得太阳系的共同质心就在太阳附近,所以看起来天体在绕着太阳旋转。

那么,为什么人马座A*又会刚好处在银心呢?并且很多星系的中心都有超大质量黑洞呢?

关于星系中心的超大质量黑洞形成机制目前尚不清楚,理论上存在两种可能的机制。一种模型认为,大质量恒星死亡之后会坍缩成黑洞,它们与其他黑洞发生碰撞,并且还会逐渐吸积星际空间中的气体云,最终成长为超大质量黑洞。另一种模型认为,星际空间中的巨大气体云直接没有经历恒星过程,而是直接坍缩成超大质量黑洞的种子,最终演变为超大质量黑洞。

无论是哪种机制,种子黑洞要演变为超大质量黑洞,必须吞噬大量的物质和其他黑洞。由于长时间的动力学效应,最终能够成长为超大质量黑洞的种子黑洞必然会逐渐迁移到星系中心。在星系中心,还能捕获更多的物质,从而使质量进一步增大。有些超大质量黑洞的质量可达太阳的数十亿倍,例如,M87*,有些甚至可达太阳的数百亿倍。


火星一号


银河系中心黑洞依靠万有引力、星系自转产生的磁力场、星系中恒星释放带电粒子形成的电力场,来主导整个星系的有序运行。

牛顿万有引力里没有磁力场的变化,只能在地球上适用。爱因斯坦在广义相对论中,引力现象加入了空间磁力场的变化,适用范围比牛顿的万有引力广,但还是不能正确得描述星系的运行状况。在大星系团中万有引力场与星系团中的磁力场和电力场相比,万有引力场变得微不足道。为拟补引力的不足,要加入百分九十以上的暗物质,来为星系团提供引力。加入越多的暗物质星系团的质量变得越大 ,引力变得更加地不足,加入暗物质只会让星系团运转更加地困难,除非暗物质没有质量。

负电荷之间同向运动相吸,星系中大量的恒星同向运动,产生强大的星系磁力场。星系自转生产的磁力场,从赤道面向两极递减,赤道面的强大磁力场把星系中的物质束缚在赤道面附近形成星系盘。在星系中磁力场远远大于引力场,宇宙有磁力场的存在不需要假设的暗物质。

星系中恒星释放了大量的带电粒子,使整个星系盘空间变成了导电体, 星系中心两侧的费米气泡扩散后与星系盘边缘连接,形成闭合电路。星系中的电力场使负电荷从星系边缘向星系中心黑洞运动,使正电荷从中心黑洞向星系盘边缘运动。星系中的电力场是星系膨胀的动力,宇宙加速膨胀不需要暗能量和大爆炸,宇宙电力场为宇宙膨胀提供动力。

在星系中强大的电力场作用下,星系出现了星系旋臂,星系旋臂成为星系中心黑洞到星系边缘的通电导线。通电的星系旋臂为星系核中新诞生的恒星离开星系核的动力。星系中心黑洞不断地创造出物质,由星系电力场进行运送占领更大的宇宙空间。


太上邪神


银心黑洞才四百万倍太阳质量,它怎么能束缚住银河系上千亿恒星运动的?

以太阳系为例,太阳系的质心太阳占了整个太阳系总质量的99.86%以上,剩下0.14%的物质形成行星围绕太阳公转,这绝对没有毛病,因为太阳是太阳系中具有绝对控股权的超级超级大股东,所以一帮小弟乖乖跟着太阳没日没夜的在银河系中赶路!

银河系的总质量约为太阳的5000-10000亿倍,但银心黑洞只有太阳的400万倍,只有整个银河系的1%%%-0.04%%,这和绝对控股的太阳比较反差实在是太大了,那么一个尽管质量巨大但比例微不足道的银心黑洞是如何HOLD住有着数千亿颗恒星的银河系的?也许有如下几个方面

一、银心黑洞的超大质量;

二、不要忽视核球的质量效应;

三、看不见的暗物质骨架作用;

我们来一一叙述这些原因:

首先是银心黑洞本身的巨大质量效应 银心质量高达太阳的400万倍,因此它可以在很远的距离内捕获恒星,将一大帮小弟约束在自己的周围!

上图是直接围绕银心黑洞公转数十颗核球中心的恒星群,从公转周期十几年到数十年上百年不等!

在上图的时间跨度里,至少有两颗恒星已经完成了公转一周的任务,当然这只是极度接近黑洞的中心死亡区域公转的恒星,您不要指望这些恒星周围有行星能诞生生命,即使有行星会很容易被黑洞捕获,也会被银心黑洞的超强X射线时刻扫描!

其次是助力银心黑洞引力的核球请不要忘记 在银河系中心有一个恒星高度密集的星系核(恒星间距约1万天文单位,太阳附近最近的恒星距离27万天文单位),整个核球长4-5千秒差距,厚约4千秒差距(一秒差距约为3.26光年),其占了整个银河系约5%的质量!

上图是由欧空局盖娅卫星测量了银河系数十亿颗恒星后建立的银河系3D模型,各位可以清晰的看到银心核球的形状与恒星大致分布!但由于银盘面尘埃带遮挡,还有很多恒星是无法看到的!因此银河系各个悬臂上的恒星围绕银心公转时受到的引力不仅是来自银心黑洞,还有银心核球以及恒星轨道靠近银心方向的恒星质量叠加效应!

最后请不要遗漏了暗物质的骨架作用 据天文学家测算,即使以银心黑洞以及核球与其他恒星的质量叠加效应,仍然不足以HOLD住星系边缘飞奔的恒星,因为根据这些显物质的质量计算,这些恒星早已超过了银河系的逃逸速度!

尽管暗物质正式概念在上世纪八十年代才通过观测背景星系团时的引力透镜效应,以及星系和星团中炽热气体的温度分布,另外也有宇宙微波背景辐射的各向异性佐证后才被正式确立,但天文学家卡普坦早在二十年代时就通过观测星系的系统运动间接推算出可能存在我们看不见的物质!因此天文学家有相当的理由认为在星系中肯定有我们看不见的“暗物质”在起着骨架作用,避免星系在高速公转过程中分崩离析!当然关于暗物质的历程我们按下不表,各位了解暗物质在银河系的天体公转中起着相当关键的作用即可!

来自澳大利亚的科学家推算出银河系中暗物质的总质量高达8000亿倍,这几乎相当于另一个银河系的质量!以此质量计算,假如要从银河系中逃逸,那么速度不是早先计算的每秒240KM+120KM,而是高达每秒550KM以上!无论是前者还是后者,我们都无法达到,所以还是埋头发展宇航技术吧!

所以单独依靠银心Sgr A*是HOLD不住整个银河系的,它有一帮小弟的协助,还有个看不见的影子帮手,依靠它们的不遗余力撕裂了大犬座矮星系,让它成了银河系的腰带还绕了三圈,也捕获人马座的矮椭球星系,撕扯到只剩下一个星系核,星系其余部分也成了银河系的第二根腰带!甚至远在16和19万光年以外的大小麦哲伦星系也未能置身事外,未来的大小麦哲伦星系就将成为银河系的一部分!


星辰大海路上的种花家


好好看看银河系中心,它可不是什么单纯的黑洞。它是左右两个旋臂,左边和右也带动系内所有星球在运动,而且左右不在同一个层面,而是有上下层。我有一个猜测:银河系实际是由两个巨大星系组成的,就象是两个巨大的量子纠缠一样。它们两个既没有相互吸引组合、也没有排斥分离,相互在较着劲儿,形成各带一条旋臂作圆周运动。以上纯属个人观点


猫咪—地球


根据人类目前科学水平,无法回答此问题。

人类连地球上都有很多事没弄清,更别说去弄银河系的事了!

银河系直径有十多万光年,到底是什么力量支撑着这个银河系,目前真不知道。比较常见的说法认为在银河系的中央,有一个大黑洞,它吸引着银河系的所有星系,此理论不过是某些人的猜想,不能代表就是真的。



用户创维


正如《心经》所说:色不异空,空不异色,色即是空,空即是色。我们认为空间是完全空的,实际上空间和物质是相互依存的,我们可以把空间看成是一个充满量子的大海,那么大海中形成的气泡就是我们看到物质,而银河系则是这个大海中的一个巨大的漩涡,漩涡中布着大量的气泡(恒星),维系银河系的引力实际上是空间量子的旋力,这样理解是不是更容易些?


闻心禅社


牛顿的万有引力定律还是爱因斯坦的相对论,通过对物质质量的计算,无论如何都不能满足维持银河系这种等级的星系运行。这个不是误差,而是和理论要求差了十万八千里。

所以科学家得出的结论,除了物质,一定还有另一种人类未能认识的"东西"存在,暗物质。通过计算,暗物质才是宇宙的主要成分,宇宙中物质只占5%,其它的95%是不为人类所认识。暗物质才是宇宙演变的主要能量。可惜,人类对暗物质的认识知之甚少,还未能探测到暗物质,还停留在猜想层面。


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