星系运行要克服多大的阻力?

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总觉得那些遥远的星系在宇宙里自由自在地穿梭。太空看似空无一物,星系运行过程中照样要面对各种阻力。这些阻力散落在宇宙的各个角落,在百亿年的时间里悄悄改变着星系的轨迹。 先得明白它们的运动逻辑,才能

  总觉得那些遥远的星系在宇宙里自由自在地穿梭。太空看似空无一物,星系运行过程中照样要面对各种阻力。这些阻力散落在宇宙的各个角落,在百亿年的时间里悄悄改变着星系的轨迹。

  先得明白它们的运动逻辑,才能搞懂星系运行的阻力。星系就沿弯曲的轨迹移动,大质量天体会让周围的时空变弯。引力是主导星系运动的核心力量,从我们能理解的物理逻辑来看,它不会像一根绳子拉着星系跑,更像是给星系的运动划定了基本范围。

  星系很少单独运行,多半聚集在星系团中。这种干扰不会直接挡住星系前进,团里其他星系的引力会不断干扰它的路线,会让它没法保持匀速直线运动。这种引力干扰会变得特别明显,因为星系团中心区域的星系挤得密密麻麻。好比在人群里走路,难免会被身边的人碰到而调整方向。

  星系遇到的最主要阻力,是动力学摩擦。当大质量星系在星系团里移动时,会带动周围的暗物质和恒星,这个区域产生的引力会往后拉星系,身后会形成一个物质更密集的区域,让它慢慢减速。和银河系这样质量的星系在典型星系团里以每秒1000公里的速度运动。这种减速效果会变得格外明显,在10亿到100亿年的时间里,足以彻底改变它的运动状态。

  我们走路时衣服会带动周围空气,身后会有微弱的气流跟着,虽然我们完全感觉不到,但这种相互作用确实存在。星系带动暗物质和恒星形成的尾迹,和这个场景有几分相似,只不过规模放大了万亿倍,影响的时间也拉长了百亿年。

  这些物质在星系运动时会相互作用,星系内部有大量气体和尘埃,产生一定的阻力。但也不是完全可以忽略,尽管这种阻力比动力学摩擦弱得多。我总觉得,宇宙的规律透着一种公平,不管是巨大的星系还是微小的尘埃,运动时都会受到环境的影响。这种影响是宇宙系统里相互关联的体现,正是因为有这些相互作用,宇宙才不会是一盘散沙,成为了能慢慢演化出各种复杂结构。

  每个星系外面都裹着一层巨大的暗物质晕,这层晕肉眼无法察觉。它们的暗物质晕会相互影响,当两个星系靠近时,产生复杂的引力效果,这也算是一种特殊的阻力。这种相互作用不像表面看起来那么简单,它不会瞬间改变星系的运动,会在漫长的时间里一点点积累效果。

  这些阻力到底有多大?我们可以通过几个具体情况理解。在星系团里每10亿年速度会慢10到50公里每秒的,是质量稍小一点的星系。轨道会慢慢收缩,中心区域的星系每10亿年可能会往中心挪几千光年。这些转化而成的热能让星系团里的气体温度升高,星系运动的能量会慢慢损失。

  要是把这个速度衰减放在我们熟悉的场景里,好比一辆高速行驶的汽车,每开很久很久才慢一点点,但宇宙的时间足够长,这些微小的变化累积起来,就足以让星系的命运彻底改变。但仔细想想很有意思,我们平时关注的都是几天、几个月的变化,而宇宙的变化要以亿年为单位,这种时间尺度的差异,让这些阻力的影响变得既遥远又神奇。

  天文学家已经通过观测证实了这些阻力的存在。能看到一些运动的星系身后有物质密集的区域,在X射线波段。星系团里星系的速度分布,和理论上动力学摩擦的效果完全吻合。那些长期受阻力影响的星系,形状会发生改变,长出类似尾巴的结构。这些观测结果是通过精密仪器和长期追踪得到的事实,让我们能实实在在感受到宇宙中这些隐形力量的存在。

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