根據《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)刊載的一項新研究[1],宇宙本身也存在著自轉運動,只不過這種自轉速度極其緩慢。天文學家估計,宇宙自轉一圈要耗費長達5000億年的時間。
現代物理學認為,這個世界沒有絕對靜止的物體,宇宙中不存在絕對靜止的時空,一切物體都在進行某種方式的運動,靜止只是相對的,而運動才是絕對的。因此,無論小到電子、質子,還是大到宇宙星辰,都是在不停運動的。
我們所生活的地球,本身在繞軸自轉,轉一圈是一天。同時,地球又以太陽為中心,繞著太陽公轉,轉一圈是一年。地球的自轉和公轉周期成了我們衡量時間長短的基礎。
太陽也不是靜止不動的,它帶著各大行星以及小天體繞著銀河系中心轉動。太陽距離銀心約2.6萬光年,每小時在銀河系中前進72萬公里,完成一圈公轉需要2.1億年的時間。不過,太陽軌道并不是以一個完美的圓圈,太陽會在銀道面上下波動,軌跡呈現為波浪形。
同樣地,銀河系作為一個整體結構,也在宇宙中轉動。銀河系與附近至少80個星系組成了本星系群,直徑達1000萬光年。銀河系與其他星系繞著本星系群的質心在轉動,速度約為每小時44萬公里。但銀河系會與本星系群中的仙女座星系螺旋靠近,在幾十億年后發生碰撞,并融合成一個更大的星系。
本星系群是室女座超星系團的一部分,也在繞著超星系團的質心轉動。而室女座超星系團又是拉尼亞凱亞超星系團的一部分,它在繞著長蛇-半人馬座超星系團所在的巨引源轉動。
而在宇宙尺度上,宇宙自身很可能也在轉動。宇宙結構就像“套娃”一樣,一層層套下去,每一層都會轉動,整體也在轉動。那么,在這項新研究中,天文學家是如何發現宇宙也很有可能在自轉的呢?
這就要從宇宙的膨脹說起。天文學家通過觀測宇宙中的星系,發現了一個十分“詭異”的現象:除了銀河系附近的星系,其他遙遠的星系都在遠離銀河系而去,而且隨著距離的增加,星系的遠離速度也在成正比例的增加。這就是著名的哈勃定律(V=H×D),其中比例常數H被稱為哈勃常數。
出現這種反常的現象,只能用一種情況解釋,那就是宇宙空間自身在各個方向均勻膨脹。雖然空間是空的,但空間結構卻是變得越來越大,這就使得空間中的星系被互相分開,而且相距越遠,單位時間內空間膨脹得越多,星系之間的遠離速度也就越快。
如果把時間向前回溯,宇宙空間會變得越來越小,星系之間也變得越來越靠近。直到回溯到某一時刻,整個宇宙縮小到一個無限小的奇點,所有宇宙物質全部聚集在一起,這一時刻就被認為是宇宙的時間起點,距今約138億年。宇宙就是從奇點大爆炸中誕生,隨后不斷膨脹變大。
但精確測量哈勃常數,一直是一個現代天文學難題。一種方法是通過觀測遙遠星系中的超新星爆發,來測量到星系的距離,從而確定宇宙膨脹速率。另一種方法利用宇宙大爆炸留下的熱殘余,來測量宇宙膨脹速率。結果表明,兩種方法測得的哈勃常數并不一致,由此成為了“哈勃之謎”。
現代宇宙學無法解釋這一謎團。而在新研究中,天文學家給宇宙模型引入了宇宙自轉參數,結果解決了這個巨大的宇宙謎團,而且也沒有與目前的天文測量相矛盾,更沒有打破任何已知的物理定律。
研究顯示,宇宙自轉一圈的時間可能高達5000億年。正因為宇宙自轉速度太慢,目前的天文設備很難探測到,所以人們知之甚少。照此來算,宇宙從誕生至今,還遠未完成一圈自轉。
最后,還有一個問題,宇宙自身在繞著什么轉,繞著哪里轉?
參考文獻
[1] Balázs Endre Szigeti, István Szapudi, Imre Ferenc Barna, et al. Can rotation solve the Hubble Puzzle? Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2025, 538 (4), 3038-3041.
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