全部
深度解析
二次元頭條
超夯盤點
天文科普
同人恶搞
情报搶先看
Cosplay聚集地
    
8050億倍太陽質量!中國科學家給銀河系「稱體重」,怎麼測的?
2023/04/22

銀河系的「體重」是太陽的8050億倍!中國天文學家取得最新的科學進展,再一次更新了人類對銀河系的認知,也證明了中國在天文領域的發展。

在附近約1000萬光年的宇宙空間內,分布著差不多50個大大小小的星系,這個結構叫本星系團。我們的銀河系,擁有1000億~4000億顆恒星,是本星系團中第二大的星系,僅次于仙女座大星系。

關于銀河系的「體重」——或者用專業的名詞說——銀河系的質量,一直是天文學家最好奇的問題。多年以來,他們利用不同的方法,也給出了不同的數據。最近,國際科學期刊《天體物理學報》上發表了最新成果,中國天文學家在觀測、分析后認為,銀河系的質量大約是太陽的8050億倍。

這個數字聽起來確實非常巨大,也讓人產生了好奇:天文學家到底該怎麼給銀河系「稱體重」呢?

其實吧,這個原理說難也難,說簡單也簡單。

說它難,是因為我們不可能像給人類稱體重一樣,把銀河系放在體重秤上進行測量。而且我們也不可能把銀河系的所有天體有一一稱重,然后加在一起,因為銀河系內僅僅恒星就有數千億顆,另外還有無數的行星、黑洞、星際氣體、塵埃乃至人類無法觀測的暗物質,所以這種方法也行不通。

說它簡單,是因為歸根結底,測量銀河系質量的原理,和給人稱體重的原理是一樣的。你想想,我們怎麼給人類稱體重?其實就是一個人站在體重秤上,利用人的重量把它壓下去,然后進行讀數。人為什麼能把秤壓下去?是因為地球對人體有引力。

說白了,體重秤測量的是人和地球之間引力的大小,然后進行換算,最終呈現出體重的讀數。 正因如此,即便你把體重秤上下顛倒,測量的結果也不會變成地球的「體重」。

對于銀河系,也是相同的道理。我們也是要通過銀河系的質量對其他天體或天文現象造成的引力影響,推導出銀河系的質量來。天文學家在計算其他天體的質量時,也都是利用天體之間的相互作用進行推測的。換句話說,就是要觀測銀河系內天體的運行狀況,然后推測它們受到了多少引力的影響,知道了引力,也就相當于知道了質量。

說得專業點,天文學家要測量銀河系的旋轉曲線。

什麼意思呢?我們知道,銀河系屬于漩渦星系,也就是有一個星系核,然后從星系核延伸出幾條旋臂。這些結構組成了一個完整的星系,繞著銀河系的中心進行公轉,這其中也包括我們的太陽系。

別看銀河系看起來是一個整體,但其實各部分之間是比較松散的。以上面這張太陽系運行圖為例,假設八大行星以相同的方向開始公轉,由于不同位置上的行星公轉速度不同,只要一開始公轉,馬上就不再成一條直線了。

銀河系內天體的運行更加復雜,受到的影響更多。像下圖這樣各個部位保持相同角速度的情況,其實是不可能出現的。因此,天文學家需要對銀河系內各個位置的天體運行規律進行觀測和統計,才能更加精確地推測出銀河系的質量。

這事并不容易,因為天文學家利用的望遠鏡不僅要足夠精準,能夠獲取準確的數據。而且望遠鏡的視場要足夠大,看到更多的天體,才能獲得更豐富的數據。

精確度和視場是相矛盾的兩個概念,這就好比去電影院看電影,離屏幕越近就看得越清晰,但太近了沒法同時看到整個屏幕。

除非你的眼睛有高科技。

我們的天文學家就有這種帶有高科技的「眼睛」,那就是我們的郭守敬望遠鏡。

郭守敬望遠鏡全稱是大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡(LAMOST),口徑達到了4米,視場達到了5°,是全世界望遠鏡中兼顧大口徑和大視場的翹楚。憑借強大的視場,它可以迅速地對整片星空進行巡視,獲取海量的數據。

除了LAMOST之外,中國科學家還聯合了美國阿帕奇天文台星系演化實驗(APOGEE)項目。借助二者的巡天數據,匯總了銀河系內超過25萬顆亮紅巨星的光譜數據。

本論文通訊作者、中國科學院大學副教授黃樣的介紹:「這些光譜數據提供了精確的恒星大氣參數、運動速度、化學元素豐度等參數信息,為精確測量銀河系的旋轉曲線提供了良好條件。」

這還不算完,研究人員又從這些數據中選出大約54000顆銀河系薄盤恒星,獲取了這些恒星的視向速度、自行速度以及分光距離等信息,順利構建了距離銀河系中心1.6萬光年至8.1萬光年范圍內的銀河系旋轉曲線。

最終他們得出結論,銀河系的質量大約是太陽的8050億倍。

天文學家們研究銀河系的質量,不只是為了得到這一個數據那麼簡單。了解星系的質量,對于我們了解星系的天體分布以及暗物質有重要的參考價值。暗物質是宇宙中最神秘的物質,也是目前天文學中最大的謎團。 如果能夠破解暗物質之謎,人類對宇宙和物理學有更清晰的認識。

天文學家曾多次估算過銀河系的質量,并且因為方法和工具的不同,數據也有不少的變化。在此之前比較受到認可的數據,大約是太陽質量的1.5萬億倍。也就是說,這一次測量的結果中,銀河系幾乎「瘦」了一半。

可以想象,在未來,隨著人類觀測的數據越來越多、越來越準確,銀河系的質量、直徑等數據還將有所變化。我們不必為推翻前人的理論而竊喜,就像馬斯克在看到星艦爆炸后鼓掌一樣,這些都是人類科學發展的鐵證,值得慶賀。

精選推薦
深度解析
海賊王1083海外情報:明哥將登場,他是否會加入十字工會?
2023/05/09
深度解析
海賊王:「十字公會」早在第0話就公布了,伏筆竟然埋了14年!
2023/05/09
二次元頭條
海賊王1083話:「十字公會」早在第0話就公布了,伏筆埋了14年
2023/05/09
二次元頭條
海賊王:孔雀是鶴的孫女,云雀是赤犬的女兒,克比有福了!
2023/05/09
二次元頭條
海賊王:莫利亞的經歷令人淚目,青雉百分百是SWORD的成員!
2023/05/09
同人恶搞
海賊王:烏索普對戰范奧卡,危急關頭竟然吃下了惡魔果實!
2023/05/09
天文科普
貝茨球、巴格達電池、超重元素115,盤點跟外星人扯上關系的物體
2023/05/09
天文科普
太陽系被神秘「氣泡」包裹著,直徑達1000光年,這氣泡究竟是啥?
2023/05/09
天文科普
極度燒腦系列:光速限制的世界中,什麼才是真正的現實?
2023/05/09
天文科普
銀河系的四大未解之謎,徹底解開任何一個,意味著人類真的進步了
2023/05/09
文章