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关于银河系到底多重,有了新的发现

2019-3-9@艾米 0 评论

远离城市的灯光,抬头,你将看到夜空的奇迹之一——构成银河系的明亮多云的恒星带。我们的银河家园广阔而美丽,但仍有许多关于它的谜团。

例如,尽管已经进行了数十年的努力,但天文学家还没有准确确定我们的星系的重量,估计的范围在太阳质量的7000亿到2万亿倍之间。

关于银河系到底多重,有了新的发现

称重星系,特别是你生活在其中时,绝非易事。天文学家Ekta Patel说:“这就像试图对美国人口进行普查,你不能使用互联网,也不能离开你居住的城市。” 没有人能把银河系放在宇宙的尺度上,正确的读出结果。

部分问题在于,星系的大部分质量是不可见的。Patel说,暗物质是一种不会发出任何光线的神秘物质,占我们银河系的85%左右。所以简单地计算银河系中的恒星不会有太大进展。因此,研究人员通常会通过研究某些天体的轨道来计算。该方法基于牛顿300多年前推导出的重力方程:较小的物体围绕较大物体旋转的速度和距离与较大物体的质量有关。

2017年在《天体物理学杂志》上发表的一项研究中,使用的一种方法是观察数十万光年外的小型卫星星系,就像行星围绕恒星运行一样。但这些卫星星系存在问题。他们的轨道长达数十亿年,这意味着在短短的几年之后,它们几乎没移动,研究人员也无法轻易确定它们的轨道速度。

在2018年6月发表在《天体物理学杂志》上的一项研究中,Patel和同事尝试了一种新方法来衡量星系。他们研究了虚拟宇宙的超级计算机模拟,它可以重现宇宙的许多方面,并试图找到围绕较大宇宙运行的小星系的例子。

然后将这些模拟卫星星系中的大约90,000个与围绕银河系运行的九个真实星系进行数据比较。该团队选择了轨道特性与真实卫星星系最匹配的星系,并观察了它们所绕的模拟星系的质量。

这让他们对我们银河系的真实质量有了很好的估计,其质量达到了太阳质量的 9,600亿倍。Patel说她的结果处于之前结果的中间,而且仍然有更高精度的空间。这很可能从欧洲空间局的盖亚卫星上取得突破,该卫星最近对围绕银河系运行的30个微弱矮星系的轨道特性进行了非常好的测量。Patel说,使用这些数据以及宇宙学模拟来微调重量测量已纳入计划。

最近,结合NASA的哈勃太空望远镜和欧洲航天局的盖亚卫星对球状星团或绕星系中心旋转的恒星群的观测结果,发现银河系的质量约为太阳的1.5万亿倍。这个数字可能是最准确的数字之一,不久将在即将出版的《天体物理学杂志》上公布。

帕特尔说,了解星系的质量将有助于天文学家做很多事情。首先,天文学家能够更好地计算卫星星系的轨道,因为它们取决于银河系的质量。较重的星系也有更多的卫星围绕它们运行,到目前为止,望远镜已经发现大约50个星系围绕着银河系。由于我们不知道星系到底有多重,科学家们不确定他们应该找到多少卫星星系。最后,银河系的真实重量将帮助研究人员了解其质量与暗物质的比例,以及与普通物质的比例。

Patel希望未来的研究和更好的数据最终能够确定这个难以捉摸的未知数。她说“我认为在未来10年或20年内,我们会有更好的答案。”

编者注:本篇报道最初发表于2018年9月4日。它于2019年3月7日美国东部时间下午1:30更新,包含了对银河系质量的额外估计,取自NASA哈勃太空望远镜和欧洲航天局的盖亚卫星收集的观测数据。

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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