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;
我们来一一解释这些关键因素:
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,更会被银心黑洞的超强X射线时刻死亡扫描!
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SgrA*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!