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銀河系有多重? NASA新發布:它相當於1.5萬億個太陽的質量

3月
08
2019

2019年3月08日05時 茶馬星球視野

茶馬星球視野

從恆星、行星、小行星到黑洞以及看不見的暗物質,我們的銀河系中有無數的東西。銀河系包含了地球的太陽系,是多達4000億顆恆星和估計1000億顆行星的家園。然而所有這些天體的質量總和是多少呢?天文學家一直不能能夠達成一致。本周四3月7日天文學家表示,他們首次使用新數據對銀河系的質量進行了最準確的測量,其中包括暗物質的質量。

在美國宇航局哈勃太空望遠鏡和歐洲航天局蓋亞觀測衛星的密切合作下,科學家團隊計算出我們的星系質量大約為1.5萬億太陽質量。2016年天體物理學家Gwendolyn Eadie曾經對銀河系的質量進行了重新測算,當時她的結果是銀河系大約是7000億太陽質量。最新發布的精確測算結果,是2016年計算結果的兩倍多。

在這裡我們有必要科普一下。1個太陽質量等於太陽的總質量,大約是1.9891*10^30 千克,太陽的質量占整個太陽系的99.8%,這樣解釋或許仍然不夠直觀,我們增加地球為參照物,太陽質量是地球質量的33萬倍,所以太陽質量我們現在可以想像一下究竟有多大。

您以為太陽質量很大了? 不! 銀河系質量等於於1.5萬億個太陽質量,看到這樣的天文數字的時候,是不是有種太陽系在銀河系裡無足輕重的感覺,而對於人類至關重要的地球在銀河系裡也只不過是一粒沙塵。
銀河系質量在整個宇宙里難道也是很小一部分?

關於銀河系質量的精確數字從何而來呢?其中僅僅只有一小部分,是由於銀河系中幾千億顆恆星和以及位於中心位置的400萬太陽質量的超大質量黑洞的存在。其餘大部分,它們屬於暗物質,這種難以捉摸的物質將宇宙維繫在一起。

天文學家仍在努力尋找暗物質的證據,想要確定它們是粒子還是別的什麼東西。只是現有科學無法仍然確定暗物質的屬性,我們知道它的存在,但它卻不能被檢測。幾十年前科學家通過大量的觀測,認為銀河系質量估計在5000億到3萬億太陽質量之間。這種不確定性主要源於測量暗物質的不同方法,暗物質不吸收或反射任何光,在宇宙中占近90%的比例。現在最新的測算仍然處於該範圍中。

哈勃和蓋亞對彼此觀測的結果進行了完美的相互補充,進而創造了一個完整的星系視圖。蓋亞衛星自2014年開始執行任務以來,一直在繪製銀河系天體的3D地圖,並跟蹤它們的運動。這些天體包括球狀星團,它們是由圍繞銀河系中心運行的成千上萬顆恆星組成的球體。

蓋亞衛星可以看到所有的天空,相比之下哈勃太空望遠鏡的視野更小,但是哈勃太空望遠鏡的優點是可以測量較暗的恆星和遙遠的星團。在過去的10年中,蓋亞觀測到距離地球65,000光年的34個星團,而哈勃觀測到距離地球130,000光年的12個星團。

蓋亞和哈勃的觀測相得益彰,它們可以一起捕捉到星團的橫向運動,這意味著重力加速度。由於巨大的引力作用,大質量星系擁有更快移動的星系團。結合測量數據,天文學家們可以估算出距離地球100萬光年的星系的質量。

另外對星團質量的測算也十分關鍵,因為它們包含大爆炸後幾億年出生的最古老的恆星。就星系本身而言,相比其他星系,銀河系屬於較重的一個星系,但考慮到它的亮度,這個事實也是合適的。較輕的星系約有10億個太陽質量。而最重的達30萬億太陽質量。

很幸運人類能夠利用兩個高科技太空飛行器進行如此卓越的數據組合。如果沒有它們的宇宙掃描,目前還不可能如此精確的計算銀河系的質量。該研究結果將會詳細發表在即將出版的《天體物理學》雜誌上。


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