银河系究竟有多重?最新估计为1.5万亿倍太阳质量

银河系究竟有多重?最新估计为1.5万亿倍太阳质量
2019年03月12日 08:35 新浪科技
估计银河系质量的难点之一是,其大部分质量是由看不见的暗物质组成的。估计银河系质量的难点之一是,其大部分质量是由看不见的暗物质组成的。

  新浪科技讯 北京时间3月12日消息,据国外媒体报道,远离城市灯光,抬头仰望星空,你会看到夜空中最令人震撼的奇迹之一——组成银河系的璀璨星河。我们的银河系家园广阔而美丽,同时又萦绕着许许多多未解的谜题。银河系的重量就是最引人关注的谜题之一。尽管天文学家进行了数十年的尝试,但依然未能准确估计银河系的总质量,只能给出大致的范围:太阳质量的7000亿倍到2万亿倍之间。

  给银河系称重并非易事,特别是在我们自己还身处其中的情况下。美国亚利桑那大学的天文学家埃克塔·帕特尔(Ekta Patel)说:“这就像调查美国的人口,但你不能使用互联网,也不能离开你居住的城市。”没有人能站在宇宙尺度上称量银河系,然后读出结果。

  这一问题的部分难点在于,大多数星系的质量是看不见的。据估计,暗物质——一种不会发出任何光线的神秘物质——占银河系质量的85%左右。简单地计算银河系中恒星的质量并不能完全解决问题。

  因此,研究人员通常会分析某些天体的轨道。这种方法基于牛顿在300多年前?#39057;?#20986;来的引力方程,即较小物体围绕较大物体的速度和距离与较大物体的质量有关。2017年发表于《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)的一篇论文中使用的方法是:分析数十万光年以外围绕银河的卫星星系,就像观察围绕恒星运转的行星一样。不过,这些卫星星系也存在问题,“它们的轨道长达数十亿光年”,帕特尔说道。也就是说,在短短的几年时间里,这些星系看起来几乎没有移动,研究人员很难确定它们的轨?#28010;?#24230;。

  在2018年6月发表于《天文物理期刊》的论文中,帕特尔?#36864;?#30340;同事尝试了另一种称量银河系质量的新方法。他们研究?#39034;?#32423;计算机对虚拟宇宙的模拟结果。虚拟宇宙可以?#26377;?#22810;方面重现我们所处的宇宙,可?#22253;?#21161;天文学家找到围绕较大星系运转的小型星系。

  在模拟的卫星星系中,有大约9000个星系被?#32654;?#19982;9个真实的银河系卫星星系进行数据对比。研究团队挑出了那些轨道特征最接近真实卫星星系的模拟星系,分析了它们所围绕运行的星系质量。

  分析结果使研究人?#20493;?#38134;河系真实质量有了很好的估计——太阳质量的9600亿倍。帕特尔指出,她的结果在此前的大多数估计值中刚好处于中间位置,但仍然有更高精度的改进空间。不?#20204;埃分?#31354;间局(ESA)的盖亚任务卫星对30个暗淡的矮星系的轨道特征进行了非常准确的测量,而这些矮星系都围绕银河系运行。帕特尔表示,她接下来想做的就是利?#35868;?#20123;数据和宇宙模拟来对银河系的质量测量结果进行微调。

  最近,天文学家综合了美国国家航空航天局(NASA)哈勃太空望远镜和?#20998;?#31354;间局盖亚任务卫星对球状星?#29275;?#22312;轨道上围绕星系核心运行,很像卫星的恒星集?#29275;?#30340;观测结果,发现银河系的质量约为太阳质量的1.5万亿倍。这一数字可能是迄今为止最准确的估计值之一,即将发表在近期的《天体物理期刊》(The Astrophysical Journal)上。

  帕特尔表示,了解银河系的质量将帮助天文学家做很多事情。例如,天文学家可以更好地计算卫星星系的轨道,因为这取决于银河系的质量。更重的星系往往具有更多的卫星星系,而截至目?#22467;?#26395;远镜已经在银河系周围发现了大约50个卫星星系。由于不知道银河系的质量究竟有多大,科学家就不能确定到底能找到多少个卫星星系。最后,银河系的真实质量将帮助研究人员了解其质量各个组成部分的比例,即有多少是暗物质,有多少是常规物质。

  帕特尔希望未来的研究能获得更好的数据,并最终解答这一难解的问题。“我认为在未来10年或20年内,我们会有一个更好的答?#28014;!?#22905;说道。(任天)

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