從恒星、行星、小行星到黑洞以及看不見(jiàn)的暗物質(zhì)，我們的銀河系中有無(wú)數(shù)的東西。銀河系包含了地球的太陽(yáng)系，是多達(dá)4000億顆恒星和估計(jì)1000億顆行星的家園。然而所有這些天體的質(zhì)量總和是多少呢？天文學(xué)家一直不能能夠達(dá)成一致。本周四3月7日天文學(xué)家表示，他們首次使用新數(shù)據(jù)對(duì)銀河系的質(zhì)量進(jìn)行了最準(zhǔn)確的測(cè)量，其中包括暗物質(zhì)的質(zhì)量。
在美國(guó)宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和歐洲航天局蓋亞觀測(cè)衛(wèi)星的密切合作下，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)計(jì)算出我們的星系質(zhì)量大約為1.5萬(wàn)億太陽(yáng)質(zhì)量。2016年天體物理學(xué)家Gwendolyn Eadie曾經(jīng)對(duì)銀河系的質(zhì)量進(jìn)行了重新測(cè)算，當(dāng)時(shí)她的結(jié)果是銀河系大約是7000億太陽(yáng)質(zhì)量。最新發(fā)布的精確測(cè)算結(jié)果，是2016年計(jì)算結(jié)果的兩倍多。
在這里我們有必要科普一下。1個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量等于太陽(yáng)的總質(zhì)量，大約是1.9891*10^30 千克，太陽(yáng)的質(zhì)量占整個(gè)太陽(yáng)系的99.8%，這樣解釋或許仍然不夠直觀，我們?cè)黾拥厍驗(yàn)閰⒄瘴铮?yáng)質(zhì)量是地球質(zhì)量的33萬(wàn)倍，所以太陽(yáng)質(zhì)量我們現(xiàn)在可以想象一下究竟有多大。
您以為太陽(yáng)質(zhì)量很大了？ 不！ 銀河系質(zhì)量等于于1.5萬(wàn)億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，看到這樣的天文數(shù)字的時(shí)候，是不是有種太陽(yáng)系在銀河系里無(wú)足輕重的感覺(jué)，而對(duì)于人類至關(guān)重要的地球在銀河系里也只不過(guò)是一粒沙塵。 銀河系質(zhì)量在整個(gè)宇宙里難道也是很小一部分？
關(guān)于銀河系質(zhì)量的精確數(shù)字從何而來(lái)呢？其中僅僅只有一小部分，是由于銀河系中幾千億顆恒星和以及位于中心位置的400萬(wàn)太陽(yáng)質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞的存在。其余大部分，它們屬于暗物質(zhì)，這種難以捉摸的物質(zhì)將宇宙維系在一起。
天文學(xué)家仍在努力尋找暗物質(zhì)的證據(jù)，想要確定它們是粒子還是別的什么東西。只是現(xiàn)有科學(xué)無(wú)法仍然確定暗物質(zhì)的屬性，我們知道它的存在，但它卻不能被檢測(cè)。幾十年前科學(xué)家通過(guò)大量的觀測(cè)，認(rèn)為銀河系質(zhì)量估計(jì)在5000億到3萬(wàn)億太陽(yáng)質(zhì)量之間。這種不確定性主要源于測(cè)量暗物質(zhì)的不同方法，暗物質(zhì)不吸收或反射任何光，在宇宙中占近90％的比例。現(xiàn)在最新的測(cè)算仍然處于該范圍中。
哈勃和蓋亞對(duì)彼此觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行了完美的相互補(bǔ)充，進(jìn)而創(chuàng)造了一個(gè)完整的星系視圖。蓋亞衛(wèi)星自2014年開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)以來(lái)，一直在繪制銀河系天體的3D地圖，并跟蹤它們的運(yùn)動(dòng)。這些天體包括球狀星團(tuán)，它們是由圍繞銀河系中心運(yùn)行的成千上萬(wàn)顆恒星組成的球體。
蓋亞衛(wèi)星可以看到所有的天空，相比之下哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的視野更小，但是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)量較暗的恒星和遙遠(yuǎn)的星團(tuán)。在過(guò)去的10年中，蓋亞觀測(cè)到距離地球65,000光年的34個(gè)星團(tuán)，而哈勃觀測(cè)到距離地球130,000光年的12個(gè)星團(tuán)。
蓋亞和哈勃的觀測(cè)相得益彰，它們可以一起捕捉到星團(tuán)的橫向運(yùn)動(dòng)，這意味著重力加速度。由于巨大的引力作用，大質(zhì)量星系擁有更快移動(dòng)的星系團(tuán)。結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)，天文學(xué)家們可以估算出距離地球100萬(wàn)光年的星系的質(zhì)量。
另外對(duì)星團(tuán)質(zhì)量的測(cè)算也十分關(guān)鍵，因?yàn)樗鼈儼蟊ê髱變|年出生的最古老的恒星。就星系本身而言，相比其他星系，銀河系屬于質(zhì)量較大的一個(gè)星系，但考慮到它的亮度，這個(gè)事實(shí)也是合適的。較輕的星系約有10億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。而最大的達(dá)30萬(wàn)億太陽(yáng)質(zhì)量。
很幸運(yùn)人類能夠利用兩個(gè)高科技航天器進(jìn)行如此卓越的數(shù)據(jù)組合。如果沒(méi)有它們的宇宙掃描，目前還不可能如此精確的計(jì)算銀河系的質(zhì)量。該研究結(jié)果將會(huì)詳細(xì)發(fā)表在即將出版的《天體物理學(xué)》雜志上。
