银河系到底有多重呢 整个银河系有多重

网友提问:

银河系到底有多重?

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十年磨一剑,就在昨天,天文学家发表了对银河系质量的精确估算。

质量是星系最重要的属性之一,精确估算银河系质量对于超级计算机模拟银河系与仙女星系未来的碰撞或者融合是非常重要的一个参数呢,虽然我们都活不到那一天,但我们现在就能预测未来数十亿年后发生的宏观天文事件,想想还是挺激动的,天文研究帮助凡人超越自我。但身在银河系中,反倒让天文学家们很难精确估算银河系的质量。此前根据对其它星系的研究,天文学家给出了我们自己所在银河系的质量范围,从5,000亿~30,000亿个太阳质量。这个数字实在过于粗糙。

但就在昨天,《天体物理学杂志》上发表的一篇论文,经过十年的数据积累,天文学家们认为自己已经能够较为精确的估算出银河系的质量,大约为1.54万亿个太阳质量。这个质量的确落在了此前的估算范围内。这一成就,是通过哈勃太空望远镜以及ESA(欧洲航空航天局)发射的专门用来观察银河系中恒星运动的盖亚卫星收集到的数据来获得的,为了收集这些数据,花了十年时间。

图示:2013年,ESA(欧洲航空航天局)发射盖亚卫星,对银河系进行前所未有地详细观测。

ESA发射盖亚卫星,其雄心壮志是想绘制一个三维的银河系。盖亚卫星将测量银河系数万光年内的天体在银河系三维空间中的精确运动轨迹。其工作目标是绘制至少十亿个银河系中的天体运动,包括恒星、行星、彗星、小行星乃至类星体等。正是这些详细的数据,帮助天文学家估算出了银河系的质量。因为质量就意味着引力,而引力会影响天体的运动。

由于盖亚卫星只能观察离地球数万光年内的天体运动,想要称量银河系的天文学家们还需要更遥远的天体的运动模式才能真正知道银河系有多重,因为银河系的质量绝大部分是由暗物质提供的,而暗物质的分布不仅是在银河系中还包括正常物质构成的银河系的附近,因此要称量一个完整的银河系的质量,我们还需要观察银河系边缘天体的运动。这超出了盖亚卫星的能力,不过好在天文学家有著名的哈勃太空望远镜的帮助。

图示:正常物质构成的银河系+银河系附近的暗物质 = 完整银河系

总之,借助哈勃太空望远镜和盖亚卫星的帮助,天文学家仔细观察了数十个球状星团的运动,并借助它们估算出银河系的新质量,还更改了从前对银河系半径的估算,将它从大约10万光年,延伸到129,000光年。

图示:通过观测资料生成的银河系模型,以及它周围受银河系引力影响的球状星团。

天文学家提取了34个距离地球65,000光年的球状星团的运动数据,它由盖亚卫星提供。而哈勃太空望远镜则提供了另外12个远离地球130,000光年的球状星团的运动数据,这项观察任务断断续续花了哈勃太空望远镜十年时间才完成,毕竟哈勃太空望远镜的任务繁重。

综合这45个球状星团的运动轨迹,天文学家们估算出银河系的最新质量为1.54万亿个太阳质量。这一估算未必是最终估算,随着技术的进步以及更多数据的获取,未来可能会再次变动。这正是科学的特征,一步一步地接近真相。

图示:红点代表银河系中的球状星团。球状星团是银河系中最古老天体集群。

有理由认为所有的恒星最初都诞生在一个球状星团中,一个巨大的球状气体塌缩成为一个球状星团。但一些球状星团中的恒星,最终在银河系中散开了,我们的太阳系就是其一。因此我们附近的恒星非常少。但另一些球状星团在成型后,却一直保持相对独立性,以一个整体在银河系中运动。研究这些大质量球状星团的运动,就能帮助天文学家估测银河系的质量。这类似于,如果知道太阳系中各行星的质量和运功轨迹,就能估算太阳的质量一样。

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银河系的直径是20万光年,中心厚度1.2万光年,每一次大规模巡天都会将银河系的直径变得更加精确,目前认为银河系有1000亿到4000亿颗恒星,在以前的话我们完全可以根据恒星的质量去确定银河系的质量,因为恒星的质量占据了恒星质量的绝大部分,行星那点质量完全可以忽略。

在我们的太阳系中太阳质量占到了总质量的99.86%,因此地球等行星的质量不在考虑范围之内,目前推算的银河系质量是2100亿倍太阳质量,但根据目前的宇宙学模型来看,银河系一定还有巨量的暗物质存在,这些暗物质虽然不存在,但是产生的引力让银河系不至于分崩离析。

科学家们估计暗物质占到了银河系物种总量的85%,除此之外银河系海洋大量的星际尘埃挡住了我们的视线,很多天体都在人类的视线之外,因此银河系的精确质量一直是一个迷。

目前对银河系质量进行过精确估算的是由亚利桑那大学的天文学家,他们在银河系周围测量了9个卫星星系的角动量,这种基本守恒量同时也被暗物质所影响,天文学家们用观测到的数据确定了银河系的引力效应,最后得出银河系的真正质量在8000亿到1.5万亿太阳质量之间。

我们的太阳系只是银河系中的一粒沙子,但是诞生于太阳系的人类会用自己的智慧和科学去探究宇宙奥秘。

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银河系到底有多重?

着是比较难驾驭的话题,因为从无论测测量恒星数量的角度去统计还是太阳系以绕行银河系公转速度去统计,总会有各种局限,因为前者有银盘面上的大量尘埃遮挡,无法准确估计车核球以及受到遮挡的银盘质量,后者则是因为太阳系在距离2.6万光年的位置,似乎精度上仍然受到极大的限制!

盖亚曾经统计出11亿颗恒星的坐标,根据这些普适到整个银河系,平均误差已经控制在极小的范围内,但这种累加的方式并不适合银河系,因为银河系除了我们看得见的恒星之外,还存在这大量我们所看不到的暗物质!既然是看不到的暗物质,那么又是如何发现的呢?

因为最早在上世纪二十年代对仙女星系的观测中发现,从星系自转的速度以及与星系质量的对比上,自转速度产生的离心力则远远大于星系所能给予引力,按理来说这些位于星系边缘的天体早就应该被甩入宇宙空间,但事实上它们运行的好好的!因此天文学家怀疑有一种看不见的物质在起着这种骨架作用!

到上世纪中期观测与测量技术提升之后,对仙女星系的自转进行了精确的测量,由此发现我们观测到的物质远远低于所看不见的物质,甚至在星系中有高达85%质量的物质我们都无法被观测到!

但这反而给天文界出了一个新思路,因为随着观测技术的进步,我们逐渐发现银河系周边有很多爱星系在围绕银心公转,因为在这个尺度上,银河系的总质量将是据丁这些天体轨道参数的关键,因此终于在2018年亚利桑那大学的天文学家用这种方法对银河系的质量做了重新计算!得出的结果太阳的9600亿倍!

其他网友回答

银河系的质量一般被认为有2000亿-4000亿个太阳质量,更精确的答案我们还不得而知。

就连我们熟知的银河系直径,由新的研究表明也,这一数值不再是10万光年,而是15万光年,但以后可能还会再变,毕竟没有人立于银河系之上真正观察过。

我们人类目前对于银河系的观察,更多的是从侧面用不同的波段“看”整个银河系。

许多细节我们掌握的都不是很精确,甚至是银河系到底有几条悬臂也一知半解。

它们都是我们获取银河系质量的重要参数,知道的参数越少,测量的结果误差自然更大。

除了这些,另一个更加棘手的问题是暗物质的存在,这些我们只有神秘的物质我们对它们的研究也才刚刚开始。

红线为理论计算恒星公转速度距离银河系中心的变化,但我们实际上的观测是白线呈现给我们,可以看到越往外,恒星公转速度并没有减下去,是什么让它们在如此高速的情况下还能不被“甩出去”?

据估计,暗物质在整个银河系中大量分布,质量可能是可见物质的几十倍,它对于维持整个银河系的稳固有这很大的作用。除了银河系之内,还有更广大的暗物质晕包围了整个银河系,如果把它们也算做银河系的一部分,关于银河系有多重,会更加的复杂。

所以这样看来,真实的银河系有多重,我们是不得而知的。

其他网友回答

答:目前对银河系质量的测量,还存在较大的争议,各种测量方法得出的结果有偏差,但是基本都在5000亿~15000亿倍太阳质量之间。

天文学还没有一个精确测量银河系质量的方法,而且银河中的普通物质,占了银河系总质量的大约15%,另外还有大约85%的暗物质。

我们可以根据银河系的观测模型,估算出银河系恒星的数量,然后乘以恒星质量的平均值,就可以得出银河系恒星的总质量,不到1000亿倍太阳质量,这样的办法无法统计暗物质、黑洞、流浪行星等等质量,得出的误差非常大。

暗物质不发光很难被观测到,唯有通过引力作用才能探测到暗物质的存在,天文学观测发现,银河系边缘的恒星运动速度,比模型预测的要高很多,目前主流解释是受到暗物质的影响。

如果通过银河系边缘恒星的运行速度来估算银河系质量,大约是8500亿倍太阳质量(包括暗物质),该测量方法也具有较大的不确定度。

在2018年,美国天文学家使用了一种新方法,测量出银河系质量大约是9600亿倍太阳质量,该方法原理:在银河系周围存在很多卫星星系,这些卫星星系的受到银河系引力的影响,卫星星系中的一些恒星会被拖拽出来,形成恒星流。通过研究恒星流的运动情况,就可以得到银河系总质量的信息。

以上各种测量方法,得出银河系质量相差较大,从各测量结果来看,银河系质量应该在5000亿倍~15000倍太阳质量之间,今后随着观测数据的增多,银河系质量应该会有更准确数值。

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