宇宙中不存在絕對(duì)靜止,地球正以每秒 465 米的速度自轉(zhuǎn),地球帶著你以每秒 30 公里的速度繞著太陽(yáng)狂奔,整個(gè)太陽(yáng)系正以每秒 230 公里的速度繞著銀河系中心公轉(zhuǎn),但如果我們將視野拉升到整個(gè)宇宙的尺度,你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)更令人不安的事實(shí):
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我們的銀河系,連同鄰近的仙女座星系,以及整個(gè)本星系群,正像一條失控的木筏,被一股不可抗拒的神秘力量拽著,以 每秒 600 公里的驚人速度,沖向宇宙深處的某一個(gè)點(diǎn),這個(gè)讓數(shù)億個(gè)星系都為之折腰、為之狂奔的神秘終點(diǎn),被天文學(xué)家賦予了一個(gè)極具科幻色彩的名字:巨引源。
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今天,我們就來(lái)偵破這起跨越數(shù)億光年的“宇宙綁架案”。
故事要從 20 世紀(jì) 70 年代說(shuō)起,那時(shí)天文學(xué)家已經(jīng)知道宇宙在膨脹,所有的星系都在相互遠(yuǎn)離,按理說(shuō)如果我們坐在宇宙的任何一個(gè)地方,向四周看去,星系遠(yuǎn)離我們的速度應(yīng)該是均勻的。
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為了尋找一個(gè)絕對(duì)的靜止參考系,科學(xué)家利用了宇宙微波背景輻射,這是宇宙大爆炸留下的余溫,理論上它在各個(gè)方向上的溫度應(yīng)該是一致的,大約是 2.7K,但是當(dāng)科學(xué)家制作出高精度的 CMB 地圖時(shí),他們震驚地發(fā)現(xiàn)了一張“陰陽(yáng)臉”。
在天球獅子座方向,微波背景的溫度比平均值略高,看起來(lái)更熱,波長(zhǎng)變短,發(fā)生藍(lán)移,在完全相反的寶瓶座方向,溫度比平均值略低,看起來(lái)更冷,波長(zhǎng)變長(zhǎng),發(fā)生紅移。
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這并不是宇宙真的冷熱不均,而是多普勒效應(yīng),就像你在雨中開車,前擋風(fēng)玻璃上的雨點(diǎn)總是比后窗砸得更猛烈,這個(gè)發(fā)現(xiàn)只能說(shuō)明一件事:我們?cè)趧?dòng),而且動(dòng)得非常快。
經(jīng)過(guò)計(jì)算,我們正以每秒 600 公里的速度,朝著半人馬座和長(zhǎng)蛇座的方向飛馳而去,這個(gè)發(fā)現(xiàn)顛覆了當(dāng)時(shí)對(duì)宇宙均勻性的認(rèn)知,一定有什么東西,哪怕是在幾億光年之外,憑借其恐怖的質(zhì)量,在瘋狂地吸入我們。
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既然知道我們正沖向哪里,把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)那個(gè)方向看一看不就知道了嗎?然而命運(yùn)在這里給人類開了一個(gè)巨大的玩笑,那個(gè)神秘引力源所在的方向,恰好位于隱匿帶。
什么是隱匿帶?
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如果你在一個(gè)明亮的房間里,想透過(guò)窗戶看外面的夜景,但窗戶上卻掛著厚厚的窗簾,你什么也看不見,對(duì)于地球上的天文學(xué)家來(lái)說(shuō),這塊“窗簾”就是銀河系本身,我們要尋找的目標(biāo),恰好躲在銀河系最密集的盤面后面,那里充滿了濃厚的星際塵埃、氣體和數(shù)千億顆恒星,這些物質(zhì)像一堵厚墻,擋住了我們看向宇宙深處的視線,可見光根本穿透不過(guò)去。
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在很長(zhǎng)一段時(shí)間里,天文學(xué)家知道那里有個(gè)大家伙,卻死活看不見它長(zhǎng)什么樣。
直到 20 世紀(jì) 80 年代,天文學(xué)家決定通過(guò)測(cè)量周圍星系的運(yùn)動(dòng)軌跡,來(lái)“反推”那個(gè)怪物的真身,即使看不見引力源,我們也能看到受到引力影響的星系,就像你看不見風(fēng),但你能通過(guò)樹葉的擺動(dòng)知道風(fēng)的大小和方向。
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通過(guò)分析數(shù)百個(gè)星系的“本動(dòng)速度”,他們繪制出了一幅壯觀的“宇宙河流圖”,數(shù)千個(gè)星系,不僅是我們?cè)趧?dòng),包括室女座星系團(tuán)、長(zhǎng)蛇座星系團(tuán),所有這片區(qū)域的星系,都在像百川歸海一樣,流向同一個(gè)引力洼地。
計(jì)算表明,要產(chǎn)生如此巨大的引力,這個(gè)“源”必須擁有相當(dāng)于一億億個(gè)太陽(yáng) 的質(zhì)量,最終隨著 X 射線天文學(xué)和射電天文學(xué)的發(fā)展,我們終于揭開了它的面紗,它位于距離我們約 1.5 億到 2.5 億光年的矩尺座星系團(tuán)區(qū)域,這就是“巨引源”。
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很多科普為了博眼球,會(huì)暗示巨引源是一個(gè)“超級(jí)黑洞”,但這是錯(cuò)誤的,雖然它確實(shí)像吸塵器一樣在吸入星系,但它并不是一個(gè)單一的天體,巨引源本質(zhì)上是一個(gè)巨大的質(zhì)量密集區(qū),這里是無(wú)數(shù)星系團(tuán)的匯聚點(diǎn),你可以把它想象成宇宙大尺度結(jié)構(gòu)中的一個(gè)“結(jié)”。
在這個(gè)區(qū)域里,分布著矩尺座星系團(tuán)以及大量其他的星系群,這里物質(zhì)密度極高,充滿了古老的星系、熾熱的氣體和無(wú)法觀測(cè)的暗物質(zhì),正是這些物質(zhì)的疊加,形成了一個(gè)深不見底的引力勢(shì)阱,迫使周圍數(shù)億光年內(nèi)的鄰居向它俯首稱臣。
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當(dāng)我們以為破案了的時(shí)候,更驚人的反轉(zhuǎn)來(lái)了,隨著觀測(cè)精度的進(jìn)一步提升,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)尷尬的問(wèn)題:雖然巨引源很大,經(jīng)過(guò)仔細(xì)盤點(diǎn),它的質(zhì)量似乎不夠大,雖然它擁有幾千個(gè)星系的質(zhì)量,但要讓銀河系在這么遠(yuǎn)的距離上達(dá)到 600 公里/秒的速度,巨引源的“體重”似乎還差了那么一點(diǎn)點(diǎn),大約只貢獻(xiàn)了 44% 的引力。
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剩下的引力是誰(shuí)給的?
天文學(xué)家把目光投向了巨引源的背后。
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在距離我們 6.5 億光年,也就是巨引源后方 4 億光年的地方,藏著一個(gè)真正的龐然大物:夏普力超星系團(tuán),這是一個(gè)真正的怪物。它是我們?cè)卩徑钪嬷邪l(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最大的結(jié)構(gòu),包含了 8000 多個(gè)星系,質(zhì)量是銀河系的 1000 萬(wàn)倍以上。
真相終于大白:并不是巨引源單獨(dú)在拉我們,事實(shí)是巨引源本身也在被背后的夏普力超星系團(tuán)拉著跑,我們就好像是在一條流動(dòng)的河里。巨引源是一個(gè)巨大的漩渦,把我們吸過(guò)去;但這個(gè)漩渦本身,又正沿著河流沖向更巨大的夏普力瀑布。
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為了搞清楚這一切,2014 年夏威夷大學(xué)的天文學(xué)家布倫特·塔利重新定義了我們?cè)谟钪嬷械奈恢茫辉偻ㄟ^(guò)距離來(lái)劃分疆域,而是通過(guò)“引力流線”,就像地球上的水都會(huì)流向大海一樣,宇宙中的星系也會(huì)順著引力流向某個(gè)中心。
塔利發(fā)現(xiàn),我們所在的銀河系、仙女座、室女座星系團(tuán),以及那個(gè)神秘的巨引源,其實(shí)都屬于同一個(gè)巨大的結(jié)構(gòu),這個(gè)結(jié)構(gòu)像一片巨大的羽毛,或者是發(fā)光的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),所有的星系都在沿著纖維狀的細(xì)絲,流向同一個(gè)心臟,科學(xué)家將這個(gè)巨大的超星系團(tuán)命名為拉尼亞凱亞。
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拉尼亞凱亞超星系團(tuán)跨度 5.2 億光年,包含 10 萬(wàn)個(gè)星系。 而那個(gè)讓我們困惑已久的“巨引源”,其實(shí)就是拉尼亞凱亞的重力中心,也就是這片流域的“最低點(diǎn)”。
那么銀河系的最終命運(yùn),是被巨引源吞噬嗎?我們會(huì)撞車嗎?答案是永遠(yuǎn)不會(huì)。
因?yàn)橛幸粋€(gè)更強(qiáng)大的反派在和引力作對(duì),那就是暗能量,雖然我們?cè)谝?600 公里/秒的速度靠近巨引源,但巨引源本身正隨著宇宙的膨脹,以 4000 公里/秒 的速度遠(yuǎn)離我們。
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這是一場(chǎng)注定失敗的追逐,這就好比你在跑步機(jī)上拼命沖刺想要抓住前方的一個(gè)蘋果,雖然你跑得很快,但跑步機(jī)履帶后退的速度比你跑的速度快得多,隨著時(shí)間的推移,暗能量會(huì)主導(dǎo)一切,宇宙膨脹會(huì)不斷加速,巨引源會(huì)離我們?cè)絹?lái)越遠(yuǎn)。
拉尼亞凱亞超星系團(tuán)最終會(huì)分崩離析,巨引源是我們永遠(yuǎn)無(wú)法抵達(dá)的彼岸。
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“巨引源”的發(fā)現(xiàn),是人類認(rèn)識(shí)宇宙的一次謙卑之旅,我們?cè)詾榈厍蚴怯钪嬷行模缓髞?lái)以為太陽(yáng)是中心;再后來(lái)以為銀河系是中心,現(xiàn)在我們知道,我們只是處于拉尼亞凱亞超星系團(tuán)邊緣的一粒塵埃,正不由自主地卷入一場(chǎng)跨越數(shù)億光年的宏大漂流中。
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當(dāng)你今晚躺在床上,感受那份寧?kù)o時(shí),請(qǐng)記得這只是暴風(fēng)眼中的寧?kù)o,在宏觀的尺度上,你正騎著銀河系這頭巨獸,在一股看不見的引力洪流中,向著那個(gè)永遠(yuǎn)無(wú)法觸及的幽靈終點(diǎn),狂奔而去,這就是宇宙的浪漫與殘酷。
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