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银河系的质量多大

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天文学家公布了关于银河系的重量的一个新的测量数据,他们说银河系比原来人们以为的要重50%,差不多跟我们最大的紧邻仙女座星系一样重。   这个结果是个很大的改动,而且是另一个团队估计4倍  自上世纪二十年代起,天文学家就尝试着去测量银河系的重量。但这样的测量显得非常的棘手,主要是因为一般认为,约90%的银河系质量是由暗物质组成的,暗物质是一种很神秘的,看不见的物质,只有在它对恒星及气体云起引力作用的时候才能让大家发现它的存在。   对于一些别的星系,天文学家可以通过观测星系怎样扭曲更远的星系发出的光来规避暗物质的问题。光的扭曲越大,星系的本身及其暗物质的引力作用  但由于地球处于银河系之中,天文学家就不能以上述这样的全局的观点来看。相反的,他们只能局限于直接测量轨道上的物体:银河系中的气体,恒星,以及较远的卫星星系和星团。   原则上,我们可以利用这些物体的运动来估计银河系的部分质量。它们运动的速度越快,它们自身就需要更多的质量以防止它们逃离到星系间的空间。   恒星的追踪   银河系的气体及恒星的运动常常被用作估计银河系中有多少质量是包含在银河系那可见的圆盘里的。但是,准确地测量太空气体和恒星的距离和速度是困难的,而且大多数测量只能测出恒星靠近或远离地球的快慢而不是它们在太空中的三维路径。   最准确地测量一个目标的距离的方法是运用“视差”,视差是指从不同角度观察一个目标而产生的视角的差异。因为地球绕太阳一次是一年,研究者可以在地球的轨道上广泛地分布的许多点去观察一个目标和测量不同视线之间的角度。   欧洲的天文卫星曾用这样的方法测出了超过10万个离太阳数百光年的恒星。   外延的区域   这个月的银河系的研究结果已扩展到离太阳1万光年的恒星。然而,位于麻省剑桥市的天文物理学中心的研究脉泽(会形成自然地放射微波区域的重恒星)而非恒星。   通过在一年的不同时间里观测同一区域,Reid和他的同事可以辨别出脉泽所在位置的微小变化,而这种变化显示了它们到地球的距离。这个团队发现,脉泽环绕银河系中心的速度比它们所在位置应有的速度要快,这意味着它们需要更多的质量让自己保持在轨道上。   这个修正了的速度表明,银河系的质量大约是太阳的3万亿倍。但Reid怀疑这个对银河系的新质量的说法可能坚持不了多久。“我持怀疑态度是因为这里面有着太多的假设”,他对《新科学人》说。   闪闪发亮的圆盘     要把银河系的转速转换成质量,天文学家要依靠模型,而这模型能显示暗物质在星系中是怎样被影响的。但没有人知道银河系的质量里有多少是在它那闪闪发亮的圆盘之外的。   “我们不知道有多少暗物质在我们的测量之外“,俄亥俄州克里夫兰市的Case Western Reserve大学的星系建模专家Christopher Mihos说。   脉泽能用于测量银河系那可见的圆盘的边缘,那离银河系的中心大约6万光年。但是一般认为银河系的大多数质量都在更远的地方,离其中心约为65万光年的地方。   等待中的Gaia   测量银河系边缘的质量是不大可能的,但是较远的卫星星系和球状星团,像远古恒星的一些较重的土块,可能可以提供一些线索。Mihos如是说。   一部分这些物体处于超过30万光年外,它们能揭示更多关于有多少物质处于他们和银河系中心之间的信息。   但是,测量这些物体的速度和距离又是很困难的。而且,它们轨道的形状和它们是否全都受银河系引力的影响还是不确定的。   一些人现在期待着HIPPARCOS计划的继任者GAIA,人们期待它能更精确地测量这些卫星星系中恒星运动的快慢。这台将测量差不多10亿个恒星的望远镜,将于2013年发射。   快速的恒星   另一个探测银河系中较远区域的方法是追踪靠近太阳的最快的恒星。其中一些这种恒星看起来是沿着被高度拉长或者是非正圆的轨道运动到银河系的边缘的。这让它们成为了了解需要多少质量才能让他们不至于逃离银河系的标准。   加拿大维多利亚大学的天文物理学家Julio Navarro认为,测量这些快恒星也有它的局限性,因为这只能显示出银河系要保持住这些物体在轨道上所需要的最小质量。   要更好地知道银河系的质量和结构最后可能要依赖多种方法。“你需要综合所有这些数字去得到一个更好的理解”,Navarro说,“这将会是不容易的”。   但这是个很重要的问题,这会让天文学家对银河系是否会与仙女座星系碰撞有着更好的了解,也会让他们更好地了解我们的星系到底是一个典型的星系还是一个可能会挑战宇宙论模型的特例。   这些相同的研究能揭示出更多关于银河系的结构和解决银河系是有两个或是四个漩涡臂的问题。