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科學報 科學文摘 宇宙

星系看起來靜止不動,那麼科學家為什麼說它們旋轉呢?


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更新日期:2022311
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假設你乘坐一輛時速200英里的汽車。與我們平常的速度相比,這是一個很快的速度。
在這種速度下,你可以在幾秒鐘之內到達另一個城市。對於一個能夠看到你的整個旅程的觀察者來說,你的速度異常迅速。但是,現在考慮到你從紐約市到舊金山。即使以如此高的速度行駛,你仍然需要用15個小時才能完成這段旅程(假設您不會在途中發生事故或被扔進監獄)。

星系的確會旋轉。這種旋轉使典型的星系呈扁平的圓形,就像對披薩麵糰的(製作披薩的方法)旋轉使它變成扁平的圓形。就其部分切線速度而言,星系以令人難以置信的速度高速旋轉。例如,由於整個太陽系參與了銀河系的自轉,因此它的時速約為500,000英里。

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那麼,既然星系的運動速度這麼快,為什麼它們看起來就像靜止了呢?這是因為星系非常龐大。從遠處看時,一個物體以很快的速度在運動很長的一段距離時,看起來就像在緩慢移動。這不是心理作用。當物體的速度用它必須移動的總距離的百分比來表示時,它實際上在非常緩慢地移動。

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對於能夠看到你整個旅程的觀察者(例如國際空間站上的宇航員,假設他們能夠看見你的汽車)。在他們看來,你的速度異常緩慢。實際上,觀察者甚至可能認為你根本沒有動。如果我們不以每小時移動的英里數來表示您的速度,而是以每小時總行程的百分比來表示你的速度,就更加明顯。對於全國旅行,您的旅行速度約為每小時的7%。相比之下,要開車到下一個城市街區,您的時速約為每小時的500%。

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相同的概念也適用於星系。為了繞銀河系旋轉一整圈,我們的太陽系必須運動的距離為9×1017英里。儘管作為銀河系自轉的一部分,我們的太陽系以每小時約500,000英里的速度旋轉,但要完成繞銀河系中心的一次旅行,仍然需要大約2億地球年。就完成一次圍繞銀河系的旅行而言,我們的太陽系的飛行速度為每小時旅行的0.0000000000005%。對於另一個可以看到我們整個星系的遙遠的外星天文學家來說,我們的星系旋轉得如此緩慢,以至於看起來像根本就沒有旋轉。當我們看其他星系時,也是相同的情況。

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星系是由受萬有引力約束的恆星,恆星殘留物,星際氣體,塵埃和暗物質組成的系統。銀河這個詞源於希臘的星河,字面意思是「銀河」,指的是銀河系。星系的大小從僅有幾千(10³)恆星的矮星到擁有一百萬億(10¹⁴)恆星的巨星,每顆星星都繞其星系的質心運動。

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amocity
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星系根據視覺形態分為橢圓形,螺旋形或不規則形三種。人們認為許多星系的中心都有質量超級大的的黑洞。銀河系中央的黑洞被稱為人馬座A *,質量比是太陽的四百萬倍。截止到2016年3月,GN-z11是觀測到的最古老、遙遠的星系,距離地球的320億光年,觀測到它僅存在於大爆炸之後4億年。

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相關知識

星系(英語:Galaxy),在日文漢字譯字為銀河,但在中文銀河是特指銀河系。源自於希臘語的「γαλαξίας」(galaxias)。廣義上星系指無數的恆星系(當然包括恆星的自體)、塵埃(如星雲)組成的執行系統。參考我們的銀河系,是一個包含恆星、星團、星雲、氣體的星際物質、宇宙塵和暗物質,並且受到重力束縛的大質量系統,通常距離都在幾百萬光年以上。星系平均有數百億顆恆星,是構成宇宙的基本單位。

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圖解:位於后髮座的NGC 4414是一個典型的漩渦星系,直徑55,000光年,距離6,520萬光年。圖片來源:哈伯太空望遠鏡NASA/ESA。

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典型的星系,從只有數千萬(10^7)顆恆星的矮星系到上兆(10^12)顆恆星的橢圓星系都有,全都環繞著質量中心運轉。除了單獨的恆星和稀薄的星際物質之外,大部分的星系都有數量龐大的多星系統、星團以及各種不同的星雲。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

amocity
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3. 歲月忽已暮- wtamu

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