天文學家一直試圖測量銀河系的質量，他們一直得出一些不同的數字。但這並不是說他們數學不好。測量像銀河系這樣巨大的東西的質量是令人困惑的。它需要一些非常巧妙的策略來約束它的質量。
銀河系的質量是天文學家幾十年來一直試圖回答的一個基本科學問題。問題是，即使是天文學家的最佳估計也有很大的不同。困難不在於測量恆星本身的質量，而是來自於測量暗物質質量的挑戰。
不知道什麼是暗物質？如果您確實知道它是什麼，那麼可以跳過下一個環節。
什麼是暗物質？
首先，暗物質是假設性的。我們真的不知道那是什麼。但我們知道它在那裡，或者更確切地說，我們知道有什麼東西在那裡。
我們能看到並能與之互動的東西是由所謂的“重子物質”構成的。它是由原子組成的，它是我們所熟悉的所有東西：我們的身體，行星，恆星等等。但是重子物質只佔宇宙物質的10-15%。
我們認為暗物質約佔宇宙物質的85-90%。它不同於一般的物質，因為它不與光相互作用，我們也看不見它。這就是為什麼它被稱為暗物質。
但我們知道它在那裡，因為星系的行為就好像它們的質量比我們所能看到的要大得多。暗示它存在於引力中。星系一定有更多的質量，因此有更多的引力，比我們能從它們的常規物質中看到的還要多，否則它們就會飛離。它們的質量和引力把它們連在一起。
簡而言之，除非有比我們所能測量的質量大得多的質量，否則事情就不會像現在這樣。
真的很難測量
“我們只是不能直接探測到暗物質。”歐洲南方天文臺的勞拉·沃特金斯(Laura Watkins)解釋說，“這就是導致目前銀河系質量不確定的原因，你不能準確地測量你看不到的東西！”
那麼，我們怎樣才能衡量我們看不見的東西呢？天文學家們忙著測量暗物質的影響，然後倒著推算。但是即使付出了所有的努力，計算還是有很大的不同，從我們太陽質量的5000億倍，到太陽質量的3萬億倍。這是一個巨大的差異，也是天文學中一個令人費解的問題。這是因為很難測量所有的暗物質。
現在，由歐洲南方天文臺的勞拉·沃特金斯領導的一項新研究認為，它們最接近於測量銀河系的暗物質，以及整個星系的質量。他們的質量是多少呢？
他們認為，在距銀河系中心125，000光年的半徑內，銀河系的質量是我們太陽質量的1.5萬億倍。
這項研究依賴於歐洲航天局蓋亞(Gaia)任務發佈的第二份數據。作者將其與哈勃太空望遠鏡的觀測結果相結合。
歐空局的蓋亞航天器。蓋亞正在以比以往更高的精度測量數十億顆恆星的位置。
讓我們來看看天文學家是如何測量銀河系的質量的。
天文學家不能只對恆星進行取樣測量，然後再進行推算。這是行不通的，因為他們看不到所有的暗物質。所以他們測量其他的東西。而蓋亞任務已經為他們做了一系列的測量。
蓋亞和球狀星團。
蓋亞任務的使命是創建銀河系三維地圖。這是一項雄心勃勃的任務，已經取得了巨大的成果。蓋亞測量了銀河系和本地群中大約10億顆恆星的位置和徑向速度。這大約是銀河系中恆星的百分之一。這聽起來可能不是很多，但測量的準確性也是非常重要的，特別是在測量暗物質時。
蓋亞測量的大約10億顆恆星中的一些位於銀河系附近的球狀星團中。球狀星團是恆星的球形集合，其中大約有150個圍繞著銀河系運行。最重要的是，星系的質量越大，球狀星團的運行速度就越快。蓋亞給了我們比以前更精確的速度測量。
星系的質量越大，它的星團在引力的作用下移動得就越快。
韋恩·埃文斯，劍橋大學，英國。
韋恩·埃文斯（Wyn Evans）解釋說：“一個星系的質量越大，它的星團在重力的吸引下移動得就越快。以前的大多數測量都發現了星團接近或遠離地球的速度，也就是沿著我們的視線的速度。然而，我們還能夠測量星團的橫向運動，由此可以計算出總速度，進而計算出銀河系的質量。”
哈勃太空望遠鏡拍攝的球狀星團NGC4147的圖像，在這項新的研究中，NGC4147是用來測量銀河系質量的星團之一。NGC4147距離地球約6萬光年。
哈勃望遠鏡幫了大忙
離球狀星團越遠，它們就越能告訴我們銀河系的質量。儘管蓋亞提供了極其精確的星系團速度測量，但哈勃太空望遠鏡測量了離地球13萬光年遠的星團，為銀河系的新質量測量增加了很大的精確度。
領導哈勃測量的託尼·索恩(Tony Sohn)(美國太空望遠鏡科學研究所)說：“球狀星團延伸到很遠的地方，所以它們被認為是天文學家用來測量我們星系質量的最好的示蹤劑。”
美國空間望遠鏡科學研究所的羅蘭德 P.範德梅爾(Roeland P.van der Mrell)解釋說：“我們很幸運有這樣一個很好的數據組合。通過把蓋亞對34個球狀星團的測量與對來自哈勃望遠鏡的12個更遠的星團的測量結合起來，如果沒有這兩個太空望遠鏡，我們就無法確定銀河系的質量。
對銀河系質量的更精確測量有助於我們瞭解我們的星系及其在宇宙中的位置。
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