当银河也颤颤巍巍地走上了体重秤。
在远离城市灯火之处抬头远望,你就可以看到夜空中的一个奇观——由一团团明亮的恒星带所组成的银河系。我们的银河系既浩瀚又美丽,然而却还有许多的关于它的谜团未曾解开。
比如说,尽管已经努力了数十年,天文学家们却仍未精确地测定我们银河系的重量,只能估计其总重在7千亿到2万亿倍太阳质量之间。
给一个星系称重并非易事,更何况我们还身在其中。图森市亚利桑那大学的天文学家Ekta Patel表示:“这就像是要对人类进行人口普查一样,但是你既不能使用互联网,也不能离开你所居住的城市。”没有人能够在宇宙的尺度上把银河系固定住,然后直接读出结果。
这其中的部分问题在于占了星系中的大部分质量的物质是不可见的。Patel告诉我们:“暗物质是一种不会发出任何光线的神秘物质,它占了银河系约85%的质量。”所以只去计算星系中恒星的质量是徒劳无功的。
“因此,研究人员通常会观察天体运行的轨道。” Patel这样说道。这个方法基于牛顿在300多年前推导出来的万有引力定律,这个定律告诉我们小型天体围绕大型天体旋转时的速度和两者间的距离取决于大天体的质量。
在2017年发表在《Astrophysical Journal》上的一项研究之中使用的方法是观察数十万光年外的伴星系,那些伴星系就像行星围绕恒星运行一样绕着银河系运行。但这些伴星系存在着一些问题。“它们的轨道‘长’达数十亿年。”Patel说。这意味着数年之后,那些伴星系仅移毫厘,研究人员无法轻易地确定它们的轨道速度。
大麦哲伦星系是我们银河系最大的卫星星系,和是本星系群的第四大的卫星星系。
在2018年6月发表的《Astrophysical Journal》上的一项研究中,Patel和她的同事们尝试了一种新的方法来测量星系的质量。她们观察了一个对虚拟宇宙的超级计算机模拟,虚拟的宇宙可以复制我们宇宙的许多方面,她们试图去寻找小型星系围绕大型星系运行的例子。
仙女座星系与它的两个最近的卫星星系M32,和M110。
然后,将这些模拟出来的伴星系中的大约90000个与围绕银河系的9个真实星系的数据进行比较。研究小组挑选了轨道特征与真实中的伴星系最接近的星系,并观察了它们所环绕的模拟出来的星系的质量。
这种方法让她们对我们银河系的真实质量有了一个很好的估计,银河系质量大约是太阳质量的9600亿倍。Patel说她的结果在历来的测算结果之中是较精确的,虽然还有能进一步精确的空间。这个数据可能来自于欧洲航天局的盖亚探测器,它最近提供了30个环绕银河系运行的暗矮星系的轨道特征的较精准测量数据。Patel说:“利用这些数据以及宇宙学模拟来微调质量测量的结果是我的下个任务。”
NASA的哈勃太空望远镜和欧洲航天局的盖亚探测器结合了它们对球状星团以及环绕银河系中心的恒星群观测,发现银河系的质量约为1.5万亿倍太阳质量。这个数字或许是最准确的数字之一了,此结果已经发表在了《Astrophysical Journal》上面。
Patel说:“获悉银河系的质量将有助于天文学家处理许多的事情。”首先,天文学家们可以更好地计算伴星系的轨道,由于这些轨道取决于银河系的质量。星系越重,环绕它的伴星系就越多。到目前为止,望远镜已经发现大约50个星系运行于银河系周围。由于星系的确切重量仍未知,科学家们不确定他们应该要找到多少伴星系。最后,银河系的真实质量有助于研究人员了解暗物质与正常的物质的比例。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. livescience- Shutterstock- Adam Mann
如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除
转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处
翻译:天文志愿文章组- Mathana
审核:天文志愿文章组-
排版:零度星系
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自:https://www.livescience.com/63410-llm-how-much-milky-way-weighs.html
本文由天文志愿文章组- @Mathana翻译自Shutterstock- Adam Mann的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。