天体系统物质的集中性

天体系统物质的集中性

图40 NASA科学家绘制的宇宙纤维图的局部，图中的红点就是我们银河系，附近就是本星系群或超本星系群，以及更大一级天体系统。这些不同级别的天体系统，都体现了宇宙中另一个普遍趋势，物质的集中性。虽然宇宙整体是物质均衡分布的，但是局部却是倾向于集中的，因此，宇宙的局部地区形成了一系列不同的天体系统。所以，天体系统的另一大趋势是物质的集中性，与天体系统趋向共面性是同样明显的。

天体系统物质的集中程度与天体系统的共面性具有类似的趋势，即天体系统级别越低，也就是天体系统空间范围越小，其物质的相对集中性就越强，也就是集中于核心天体的比例就越大。比如，木星和其卫星构成的体系，质量主要集中于木星这个核心天体。太阳系这个更大的天体系统，物质也集中于核心。

银河系这样的天体系统，物质集中于核心的程度就比较弱了，虽然有400万倍太阳质量的中心黑洞，但这占银河系质量的比例是微不足道的。就是扩大到整个银核区域，质量占比也不大。比银河系级别更高的天体系统，中心天体系统质量占比也不大。如果不是中心天体系统，而是中心天体，似乎更大级别的系统，就不存在所谓的中心天体，而是只存在中心天体系统。可见，从这个角度看，更大的天体系统似乎不算是真正的常规天体系统。

现在的问题是，我们是不是会感觉到太阳系的中心天体占比太高了，与银河系的过渡有些大。似乎也比低一级的木星系统或土星系统的中心天体占比大，当然比我们地月系统的中心天体地球的占比大。这似乎有些不正常，问题出在哪里呢？

实际上，太阳系的半径范围如果只算到60天文单位，确实是质量高度集中于中心天体，但是，太阳系的半径范围远比60天文单位大，可以达到半径一光年。在这如此广阔的空间，分布的物质就多了，太阳仅多占据太阳系质量的一半。

图41 超新星爆炸后形成的星云，蟹状星云。钱德拉X射线天文台拍摄的星云图，这是后期加工后的彩色图。

超新星通过大爆炸可以向四周辐射自己的大部分或全部物质，这些超新星的质量往往是太阳的几倍甚至几十倍。超新星爆炸以后形成的尘埃星云，总质量是太阳的多倍。如果其中的一部分，比如三分之一汇集形成新的恒星系统，其总质量也许会是太阳质量的两三倍。这个恒星系统虽然质量集中于中心天体，但也不会太过分吧！怎么可能会99%集中于中心天体呢？这样的物质集中程度，得需要多长时间的天体系统进化啊！区区几十亿或上百亿年，可能吗！

因此，我们如果知道形成太阳的是一团星云，可能就可以感觉到，星云物质绝大部分汇入中心天体，这种可能性是极低的，几乎是不可能的。在广阔的太阳系势力范围内，一定分布着质量可观的原来的星云物质。

我们似乎可以根据太阳近几十年平均每年被太阳吞噬的物质，来感受太阳的成长速度。在太阳系雏形时期，那时的太阳系物质运动相当无序，各种天体碰撞频繁，还有大量的自投罗网者，太阳处于快速成长时期。现在太阳系物质已经处于高度有序化，对于这些有序化的物质分布，太阳是难以吞噬的。估计太阳现在吞噬物质的速度，还没有自己核聚变损耗的物质多，要知道太阳可是每秒400万吨的物质损耗。

天体系统级别越高，物质的集中程度就越小，中心天体占比就越小。最高级的宇宙自然是有着最小的物质集中程度，质量占比最小的中心天体（没有或接近于零）。也就是说，大尺度下，宇宙物质分布是均匀的，不集中的。