整个银河系到底有多重呢?如何测量银河系的质量是一个问题,但天文学家有他们自己的方式。现在,一个团队利用哈勃望远镜和盖亚卫星的数据,通过研究绕银河系运行的星团的运动,对星系的质量进行最准确的测量。
此前科学家对星系质量的估计给出了相当广泛的可能性。他们认为银河系质量估计在5000亿到3万亿太阳质量之间。现在科学家团队通过计算得出,银河系的质量大约为1.5万亿太阳质量。这使得银河系成为一个中上质量的星系。最轻的星系质量可达10亿太阳质量,而最重的大约为30万亿太阳质量。
有趣的是,银河系的绝大多数质量都是不可见的。银河系中的数千亿颗恒星只占百分之几,甚至中心的超大质量黑洞也大约只相当于400万个太阳。剩下的就是在神秘的黑暗物质中。虽然它是宇宙中最丰富的物质类型,但它实际上是不可见的,因为它不会与光相互作用,只会与常规物质相互作用。那么我们怎么知道它在那里呢?通过它对我们可以看到的东西的引力影响。
这就是天文学家如何设法测量银河系的质量。星系越重,天体绕轨道越快,因此科学家可以跟踪这些天体的速度并向后工作以计算质量。在这种情况下,所讨论的天体是球状星团 - 围绕银河系的古老星团。
该团队使用来自哈勃和盖亚的数据来测量数十个这些球状星团在天空中移动的速度。这两个太空望远镜具有不同的优点,可以很好地平衡彼此:哈勃只能一次观察一个相对较小的区域,但可以看得更远。与此同时,盖亚的设计目的是扫描更大的天空,但表面更为明显。
研究人员检查了距离65,000光年远的34个球状星团的盖亚测量值,以及距离130,000光年远的12个星团的哈勃数据。通过将这些组合,该团队能够估计出银河系质量的分布,从地球延伸到近100万光年。
“我们希望更准确地了解银河系的质量,以便我们可以将其置于宇宙学背景中,并将其与不断演变的宇宙中的星系模拟进行比较,”该研究的作者Roeland van der Marel说。“不知道银河系的精确质量会给许多宇宙学问题带来问题。”
该研究发表在《天体物理学杂志》上。