銀河系有多重？哈勃和蓋亞告訴你答案

[ 摘要 ]根據最新的測量結果，銀河系的質量約為1.5萬億太陽質量(1太陽質量就是我們的太陽的質量)。其中只有一小部分質量來自於銀河系中大約2000億顆恆星和銀河系中間一個相當於400萬太陽質量的超大質量黑洞。

騰訊科技訊 據外媒報道，我們無法把整個銀河系放到一個天平上去稱量。但是，天文學家已經能夠利用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡和歐洲航天局的蓋亞衛星對我們銀河系的質量進行迄今為止最精確的測量。

根據最新的測量結果，銀河系的質量約為1.5萬億太陽質量(1太陽質量就是我們的太陽的質量)。其中只有一小部分質量來自於銀河系中大約2000億顆恆星和銀河系中間一個相當於400萬太陽質量的超大質量黑洞。銀河系的大部分質量存在於暗物質中。暗物質是一種看不見的神祕物質，它在整個宇宙中起著框架的作用，讓所有恆星在其星系中執行。

幾十年前的早期研究就使用了多種觀測技術，並估算出我們銀河系的質量在5000億到3萬億太陽質量之間。改進後的觀測技術的估算量值接近這一範圍的中間。

位於馬里蘭州巴爾的摩的市的太空望遠鏡科學研究所(STScI)的羅蘭德-範-德-馬雷爾(Roeland van der Marel)說：“我們想更準確地瞭解銀河系的質量，這樣我們就能把它應用到宇宙學的研究中，把它與宇宙中的模擬星系進行比較。不知道銀河系的確切質量會影響人們對許多宇宙學問題的研究。”

與宇宙中的其他星系相比，新的估算質量讓我們的銀河系站到了壯漢的一邊。最輕的星系大約為10億太陽質量，而最重的星系有30萬億個太陽質量，是最輕星系質量的3萬倍。對於像銀河系這樣亮度的星系來說，它的1.5萬億太陽質量是非常正常的。

天文學家利用哈勃和蓋亞測量了球狀星團的立體運動——這些星團就像孤立的球形島嶼，每個星團都包含有數十萬顆圍繞著我們銀河系中心執行的恆星。

雖然我們看不到它，但暗物質是宇宙中占主導地位的物質形式。我們可以通過其對球狀星團等可見天體的影響來衡量暗物質。一個星系的質量越大，它的球狀星團在引力作用下移動的速度就越快。以前的大多數測量都是從地球看球狀星團的視角來進行的，所以天文學家知道球狀星團靠近或遠離地球的速度。然而，哈勃和蓋亞卻記錄了球狀星團的橫向運動，由此可以計算出更可靠的速度。

哈勃和蓋亞的觀測結果是互補的。蓋亞專門用來繪製整個銀河系中各種天體的精確3D地圖，並跟蹤它們的運動。它進行了嚴格的全天空測量，包括測量了許多球狀星團。哈勃望遠鏡的視野較小，但它可以測量更暗的恆星，因此可以觀察到更遠的星團。

這項新的研究將蓋亞對34個球狀星團的測量範圍擴大到了6.5萬光年，而哈勃望遠鏡對12個星團的測量範圍擴大到了13萬光年。

綜合利用蓋亞和哈勃的測量結果，天文學家就可以推測銀河系的質量大致分佈在距離地球近100萬光年的範圍內。

“我們從宇宙學模擬實驗中知道了星系中的質量分佈應該是什麼樣子的，因此我們可以據此衡量我們推測的銀河系質量分佈情況是否準確。”位於德國加奇的歐洲南方天文臺的勞拉-沃特金斯(Laura Watkins)說。她是哈勃和蓋亞聯合研究報告的主要作者，該研究報告將發表在《天體物理學雜誌》(The Astrophysical Journal)上。研究人員根據蓋亞和哈勃對球狀星團運動的精確測量結果進行計算，從而能夠確定整個銀河系的質量。

球狀星團是銀河系最早的穩定星群，包含已知的最古老的恆星。這些古老的恆星可以追溯到大爆炸後的幾億年。在銀河系的巨大螺旋形圓盤形成之前，這些古老的恆星就已形成。我們的太陽和太陽系就在銀河系的螺旋形圓盤中。

STScI的託尼-索恩(Tony Sohn)說：“由於距離很遠，球狀星團是天文學家跟蹤測量銀河系周圍、遠在螺旋形圓盤之外的暗物質質量的最好研究物件。”

參與這項研究的國際天文學家包括勞拉-沃特金斯(來自位於德國加奇的歐洲南方天文臺)、羅蘭德-範-德-馬雷爾(來自位於馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所)、託尼-索恩(來自位於馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所)和溫-埃文斯 (N. Wyn Evans) (來自英國劍橋大學)。

哈勃太空望遠鏡是美國宇航局和歐洲航天局之間的一個國際合作專案。位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心管理著這架望遠鏡。位於馬里蘭州巴爾的摩的空間望遠鏡科學研究所負責用哈勃望遠鏡進行科學研究工作。空間望遠鏡科學研究所由美國航天局委託位於華盛頓特區的天文學研究大學協會來負責運營。（騰訊科技編譯/樂學）