銀河系中心最亮部分是什麼,為何2000億顆恒星都在繞它轉動?

太陽是我們的主恒星,給地球提供光和熱,滋養著萬千地球生命。在太陽系外,還存在著不計其數的恒星。事實上,我們在夜空中看到的星星大都是太陽系外的恒星。但還有更多更遠的恒星,我們無法用肉眼看到。

這些恒星共同組成了巨大的銀河系,它是一個薄盤結構,盤面直徑約18萬光年,盤面平均厚度約2000光年,中間還有一個半徑約為6500光年的核球。銀河系中心呈現球狀結構,而且還比其他區域亮得多。

在銀河系中,恒星的數量估計有2000億顆。如此多的恒星無一例外,都在繞著銀心轉動。那麼,銀心中究竟有什麼東西,最亮的那部分是什麼,能讓2000億顆恒星都繞著它轉動?

在北半球夏季的夜空中,一條白色的光帶從南方天空一直延伸向北方天空,那是源自于銀河系盤面的亮光。我們的太陽系不在銀河系中心,與銀心的距離其實有2.6萬光年。從地球上看來,銀心位于人馬座方向。

雖然很多銀河系照片顯示,銀心非常明亮,但我們在現實中卻沒有看到這種現象。這是因為在銀心和太陽系之間的星際空間中分佈著大量的塵埃,它們阻擋了來自銀心的大部分可見光。

之所以銀心實際極為明亮,是因為那裡的恒星密度極高。在直徑為1.3萬光年的核球中,存在著多達100億顆恒星,占到了銀河系恒星總數的5%。越靠近銀心,恒星的密度就越高。

在銀心周圍1立方光年的空間中,聚集著大約30萬顆恒星。在銀心周圍50立方光年的空間中,更是有上千萬顆恒星。在太陽周圍,恒星之間的距離普遍為4光年,例如,離太陽最近的恒星比鄰星在4.2光年之外。

如果沒有星際塵埃的阻擋,即便銀心遠在兩萬多光年外,我們在地球上也能夠看到銀心方向數以億計恒星傳過來的亮光,它們的總亮度可以輕鬆超過滿月,夜空將看起來變得完全不同。

而如果我們的太陽系身處銀心,整個天空都會佈滿恒星,夜空的亮度是滿月的200倍,可以看到100萬顆亮如天狼星的恒星。在這樣的地方,將沒有黑夜,也很難接收到來自銀心以外的宇宙傳來的光。

無論是太陽,還是其他恒星,都在各自的軌道上繞著銀心旋轉。越靠近銀心的地方,恒星的公轉速度越快,反之亦然。太陽以大約每秒230公里/秒的速度繞著銀心轉動,每2.3億年轉一圈。從太陽系起源到現在,太陽已經帶著我們繞著銀心轉了20圈,也就是20個銀河年。

在太陽系中,地球以及其他行星都在繞著太陽轉動。這是因為太陽的質量非常大,它佔據了99.86%的已知太陽系質量,所以它的強大引力束縛著各大天體繞其旋轉。那麼,在銀河系中心,是否也有一個巨大的天體在控制著所有恒星的運動呢?

長久以來,天文學家已經知道銀心中有一個緻密的大質量天體,後經一系觀測結果證實是一個超大質量黑洞,它被稱為人馬座A*,質量相當于太陽的415萬倍。黑洞可以吞噬掉任何掉進它表面的東西,無論是恒星、塵埃,甚至是光,都是有去無回,讓黑洞變得越來越大。

儘管人馬座A*擁有著極端的引力作用,但它所能主宰的范圍其實很有限,根本無法控制銀河系中的所有恒星。與質量估計高達太陽1萬億倍的銀河系相比,人馬座A*的質量仍然太小了,它占銀河系的比重僅為24萬分之一。

根據牛頓的萬有引力定律,引力會隨著距離平方的增加而迅速減弱。通過計算可知,人馬座A*對于太陽的引力作用還弱于比鄰星與太陽之間的引力作用。既然人馬座A*沒有這個能力,究竟誰才是銀河系背後的真正引力主宰者?

事實上,真正的引力主宰者是銀河系中的所有恒星、塵埃等一切物質。它們都會產生引力作用,互相疊加和抵消之後,會在銀河系中心產生一個共同的引力中心,讓所有恒星都繞該中心旋轉,這才是銀心的真正由來。

至于為什麼人馬座A*恰巧就在銀心,這背後的機制還沒有徹底弄清。就目前所知,幾乎所有星系中心都有一個超大質量黑洞,例如,仙女座星系中心潛伏著一個超大質量黑洞,它的質量至少是太陽的1.1億倍。這背後必然有一種形成機制,讓超大質量黑洞剛好出現在星系中心。

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