空间中的一切都在移动。
行星围绕恒星运行,卫星围绕行星运行,恒星在星系内部运行。甚至星系本身——由数十亿颗恒星、气体云、暗物质和尘埃组成的巨大结构——都在太空中移动,它们的轨迹由周围其他星系的引力决定。
因为这些天体都离我们如此遥远,所以它们在天空中看起来一动不动,一成不变。但是,经过足够长的时间就可以看到星星在移动。天文学家称之为自行运动(意思是由于恒星在空间中的实际移动而在天空中的运动),正是埃德蒙·哈雷(发现哈雷彗星那位)首先注意到——他观察到的一些明亮的恒星的位置似乎与古代天文学家使用的地图上的位置有所不同。
恒星的自行运动现在被定期测量。我们有大望远镜、精确的图像和很长的时间基线来观察这种运动,尽管它可能很小。欧空局的盖亚卫星为这一领域带来了巨大飞跃,该卫星在距地球轨道约 150 万公里的地方绕太阳运行。它扫描整个天空,测量天空中超过10 亿个物体的位置、运动和颜色。由于其惊人的准确性(以及长时间的基线;新发布的数据涵盖了 34 个月的观测),它揭示了关于我们银河系结构及其内部恒星运动的大量信息。
*壮丽的仙女座星系及其伴星 M32(左上角)
但是......银河系是一个小型星系群的一部分,这个星系群被称为本地星系群,大约有1000万光年宽。最大和成员最多的是我们和仙女座星系,还有数十个较小的星系。这些组成星系离我们如此遥远,以至于它们的运动非常微小。尽管如此,多年来,哈勃对仙女座星系的观测已经证实它正在向我们移动,我们最终会相撞。此外,银河系的两颗较大的卫星,大麦哲伦星云和小麦哲伦星云,距离很近,它们的运动也被测量到了。
但是本地群中的那些矮星系呢?如果你之前问我,我会说他们的动作太小,离我们太远,无法测量。但我错了。
一个天文学家小组最近发表的一篇论文使用了盖亚来研究这些星系。他们观察了本星系群中的 74 个矮星系中的恒星(其中包括一些在本星系群中的地位尚不明确的星系)。令人难以置信的是,他们在66个星系中发现了他们认为可靠的运动。大多数都在距离银河系 150 万光年以内,但也有一些距离我们最远 450 万光年。
这是一项艰难的工作。首先,我们在银河系内,所以当你看向我们之外的任何特定星系时,都会有银河系内的恒星遮挡。有时很容易知道它们属于哪个星系,但对大多数人来说并非如此。他们使用各种方案来解决这个问题(例如,查看恒星的颜色和年龄,看看它们是否对宿主星系有意义),并且能够在这些星系中找到足够多的恒星,以看到盖亚观测所覆盖的34个月内的运动情况。
*大麦哲伦星云,一个围绕银河系运行的矮星系,红外线颜色可见。
这项工作的成果充实了天文学家的宝库。例如,他们发现其中六个星系似乎与大麦哲伦星云有物理联系(即绕轨道运行或受其影响)。鉴于这是银河系的卫星,这使得这些较小的星系成为卫星的卫星!酷。
事情变得更妙了。这些运动不仅是这些天体的速度,还有方向。知道到这些星系的距离和银河系的质量,星系的过去和未来位置也可以计算出来(就像我们可以预测太阳系中的行星会在哪里,因为围绕太阳的运动取决于它的质量)。他们必须把大麦哲伦星系的质量也包括在内,因为它的质量大约是我们星系的10%,这样才准确。
银河系的质量并不为人所知,因此他们使用了两个值,分别是太阳质量的 9000 亿倍和 1.6 万亿倍。然后他们能够获得银河系矮星系卫星的初步轨道,并发现有些卫星与我们的星系无关——所以它们根本不是卫星——最终会离开我们的附近。他们发现一些在距离银河系中心几万光年的范围内骤然穿过银河系的圆盘,而那些在轨道上越来越接近银河系中心的星系往往比保持距离的星系小。这可能是由于银河系的巨大引力将那些太靠近的星系剥离出来。
天文学家对这方面的科学非常感兴趣,随着盖亚不断观察天空,时间基线会变长,测量也会更准确。
*沃尔夫-伦德马克-梅洛特星系,是我们宇宙邻域中最孤独(和最古老)的星系之一,由VLT巡天望远镜拍摄。
但老实说,这并不是让我感到惊讶的地方。让我头晕目眩的是,这一切都可以做到。我们看到的星星离我们很近,相对而言,只有几万亿到几千万公里远。其中一些星系距离我们45千亿公里——4.5 x 10 18公里!当星系本身受银河系的引力而移动时,能够直接看到这些星系中恒星的运动……这几乎是荒谬的。然而我们来了。
这看起来像魔术,但事实并非如此。就像那些星系一样,它有速度和方向。虽然它有时可能很慢,方向有时会在这里和那里转向,但随着时间的推移,科学会走向真理,一路向我们揭示整个宇宙。
天文学家罗纳德·德里梅尔(Ronald Drimmel)在推特上介绍了这篇论文。
(独家编译:科幻世界)
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