我們無(wú)法把整個(gè)銀河系放到一個(gè)天平上去稱(chēng)量。但是，天文學(xué)家已經(jīng)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(zhì)量進(jìn)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(zhì)量約為 1.5 萬(wàn)億太陽(yáng)質(zhì)量(1 太陽(yáng)質(zhì)量就是我們的太陽(yáng)的質(zhì)量)。其中只有一小部分質(zhì)量來(lái)自于銀河系中大約 2000 億顆恒星和銀河系中間一個(gè)相當于 400 萬(wàn)太陽(yáng)質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞。銀河系的大部分質(zhì)量存在于暗物質(zhì)中。暗物質(zhì)是一種看不見(jiàn)的神秘物質(zhì)，它在整個(gè)宇宙中起著(zhù)框架的作用，讓所有恒星在其星系中運行。

　　幾十年前的早期研究就使用了多種觀(guān)測技術(shù)，并估算出我們銀河系的質(zhì)量在 5000 億到 3 萬(wàn)億太陽(yáng)質(zhì)量之間。改進(jìn)后的觀(guān)測技術(shù)的估算量值接近這一范圍的中間。

　　位于馬里蘭州巴爾的摩的市的太空望遠鏡科學(xué)研究所(STScI)的羅蘭德-范-德-馬雷爾(Roeland van der Marel)說(shuō)：“我們想更準確地了解銀河系的質(zhì)量，這樣我們就能把它應用到宇宙學(xué)的研究中，把它與宇宙中的模擬星系進(jìn)行比較。不知道銀河系的確切質(zhì)量會(huì )影響人們對許多宇宙學(xué)問(wèn)題的研究。”

　　與宇宙中的其他星系相比，新的估算質(zhì)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(yáng)質(zhì)量，而最重的星系有 30 萬(wàn)億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，是最輕星系質(zhì)量的 3 萬(wàn)倍。對于像銀河系這樣亮度的星系來(lái)說(shuō)，它的 1.5 萬(wàn)億太陽(yáng)質(zhì)量是非常正常的。

　　天文學(xué)家利用哈勃和蓋亞測量了球狀星團的立體運動(dòng)——這些星團就像孤立的球形島嶼，每個(gè)星團都包含有數十萬(wàn)顆圍繞著(zhù)我們銀河系中心運行的恒星。

　　雖然我們看不到它，但暗物質(zhì)是宇宙中占主導地位的物質(zhì)形式。我們可以通過(guò)其對球狀星團等可見(jiàn)天體的影響來(lái)衡量暗物質(zhì)。一個(gè)星系的質(zhì)量越大，它的球狀星團在引力作用下移動(dòng)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(lái)進(jìn)行的，所以天文學(xué)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(dòng)，由此可以計算出更可靠的速度。

　　哈勃和蓋亞的觀(guān)測結果是互補的。蓋亞專(zhuān)門(mén)用來(lái)繪制整個(gè)銀河系中各種天體的精確 3D 地圖，并跟蹤它們的運動(dòng)。它進(jìn)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恒星，因此可以觀(guān)察到更遠的星團。

　　這項新的研究將蓋亞對 34 個(gè)球狀星團的測量范圍擴大到了 6.5 萬(wàn)光年，而哈勃望遠鏡對 12 個(gè)星團的測量范圍擴大到了 13 萬(wàn)光年。

　　綜合利用蓋亞和哈勃的測量結果，天文學(xué)家就可以推測銀河系的質(zhì)量大致分布在距離地球近 100 萬(wàn)光年的范圍內。

　　“我們從宇宙學(xué)模擬實(shí)驗中知道了星系中的質(zhì)量分布應該是什么樣子的，因此我們可以據此衡量我們推測的銀河系質(zhì)量分布情況是否準確。”位于德國加奇的歐洲南方天文臺的勞拉-沃特金斯(Laura Watkins)說(shuō)。她是哈勃和蓋亞聯(lián)合研究報告的主要作者，該研究報告將發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》(The Astrophysical Journal)上。研究人員根據蓋亞和哈勃對球狀星團運動(dòng)的精確測量結果進(jìn)行計算，從而能夠確定整個(gè)銀河系的質(zhì)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恒星。這些古老的恒星可以追溯到大爆炸后的幾億年。在銀河系的巨大螺旋形圓盤(pán)形成之前，這些古老的恒星就已形成。我們的太陽(yáng)和太陽(yáng)系就在銀河系的螺旋形圓盤(pán)中。

　　STScI 的托尼-索恩(Tony Sohn)說(shuō)：“由于距離很遠，球狀星團是天文學(xué)家跟蹤測量銀河系周?chē)?、遠在螺旋形圓盤(pán)之外的暗物質(zhì)質(zhì)量的最好研究對象。”

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

　　哈勃太空望遠鏡是美國宇航局和歐洲航天局之間的一個(gè)國際合作項目。位于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(zhù)這架望遠鏡。位于馬里蘭州巴爾的摩的空間望遠鏡科學(xué)研究所負責用哈勃望遠鏡進(jìn)行科學(xué)研究工作?？臻g望遠鏡科學(xué)研究所由美國航天局委托位于華盛頓特區的天文學(xué)研究大學(xué)協(xié)會(huì )來(lái)負責運營(yíng)。
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