银河系的质量是怎么算出来的?
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发布时间：2022-05-10 02:18
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时间：2023-10-19 18:13
要估算出银河系的质量，前提就是需要弄清楚银河系的结构、大小、物质分布和天体运动规律等信息。
我们地球所在的太阳系就位于银河系中，似乎可以说我们已经接近对银河系的基本了解。虽然仍有一些观测数据还不完整或相差悬殊，但这并不影响对银河系总体质量在可容忍误差范围内的估算。
众所周知，银河系是一个棒旋星系，隶属于本星系群。它包含有2000多亿颗恒星和大量星团、星云以及各类星际气体和尘埃。
银河系呈扁球体，有巨大的盘面结构，由两条主旋臂和两条未形成的旋臂组成。向外分别是银心、银核、银盘、银晕和银冕。银河系直径约12～20万光年，中心厚度1.2万光年，银盘厚度2千光年，它自转一周约2.5亿年，大部分暗物质聚集于银核中心区域。太阳系就位于一个支臂猎户臂上。
银河系质量的估算方法不尽相同，例如开普勒速度定律、引力透镜测量法等等，所测量的质量包括了所有的恒星、行星、卫星以及其他可见天体，也包括了尘埃和暗物质。
据资料介绍，哥伦比亚大学博士Andreas Kupper 团队，使用斯隆数字巡天的测光和光谱数据，通过观测银河系质量所导致的波动现象，借助计算机模拟出多少质量能够诱发如此规模的波动。还考虑了银河系自转速度、星团位置对波动的影响，并结合银河系约12万光年的直径（现在看来该取值偏小），估算出银河系质量为2100亿倍太阳质量。
哈佛—史密森天体物理团队，通过观测银河系光晕体的扩散速度来测量银河系质量（取银晕的直径为9.8万光年）。得出银河系质量是太阳质量的6000亿～12000亿倍。
帕尔特研究团队使用了银河系50个已知卫星星系中的9个3D模型，将测量到的角动量与一个由20000个与银河系相似的宿主星系组成模拟宇宙进行比较，计算出银河系质量是太阳的9600亿倍。
加拿大麦克马斯特大学研究者，根据环绕银河系球状星团GCs的速度和位置，而球状星团的轨道是由引力决定的，可用引力透镜效应的方法来观测，得到银河系质量约为7000亿倍太阳质量。
迄今为止，由于采用不同的方法和参数，银河系质量的估算值也在不断矫正和更新。质量数值间误差大的主因是，银河系直径的取值仍不能清晰地确定，有研究表明银河系真正的直径很可能达到180万光年，部分物质与仙女座星系发生了重叠；神秘的暗物质分布无法观测到且属性在学术上还无定认。因此，研究人员认为，银河系质量的估值范围5000亿～10000亿倍的太阳质量，在天文学领域都是可接受的。
为了获取银河系更多更精确的观测数据，下一代James Webb 号天文望远镜已在NASA筹建中。
