銀河系的質量是多少?看看哈勃和蓋亞望遠鏡在測量中的分工協作

2020-12-06 悟空科學

將人類的生命放在宇宙的時間長河裡會顯得特別渺小,但渺小的我們也經常會對那個神秘的世界充滿好奇。比如說,我們的地球在太陽系,對於地球和太陽我們都已經有了基本的認知。而更加遙遠的銀河繫到底有多大,它的質量是多少,我們並沒有一個準確的概念。有沒有一種簡單直接的方法,可以讓我們形象的知道銀河這個世界有多大。

在之前的研究中,科學家們將銀河系的質量大概預估在5000億到30000億太陽質量這個範圍。而今,天文學家們雖然依然不能將整個銀河系放在一個工具上直接得出它的質量,但已經通過哈勃太空望遠鏡(美國宇航局)和蓋亞衛星(歐洲航天局)的測量,得出了銀河系最準確的質量到底是多少。

1,將太陽作為參照,銀河系質量是多少?

科學家們經過測量得出銀河系是一個質量中上的星系(10億太陽質量是質量最輕的星系,30萬億太陽質量則是質量最重的星系):銀河系的質量如果用太陽質量作為參照,那麼它的質量應該等於1.5萬億太陽質量。

左邊是哈勃望遠鏡下球狀星團NGC5466的一部分圖像,右邊則是通過相隔十年的哈勃圖像計算星團的速度,在中心的右上角和中心的左下方(背景星系),因為數百萬光年的遙遠距離,看上去似乎並無移動跡象。有一點需要指出的是,我們都知道在銀河系之中,存在的絕大多數質量都是我們肉眼不可見的,即使銀河系有數千億顆恆星,但也只佔比到百分之幾。

哪怕是銀河系中心的超大質量黑洞,實際上也只相當於400萬個太陽罷了。我們一直管這些看不見的質量叫做神秘的黑暗物質,這也是在宇宙這個世界裡存在最豐富的一種物質類型。這些黑暗物質只會和常規的物質有相互作用現象,但不會和光相互作用,我們知道它在哪裡,也是通過觀測我們可以看到的東西因它而受到的引力變化。

2、哈勃和蓋亞望遠鏡在銀河系質量測量中如何分工

蓋亞和哈勃望遠鏡對銀河系的觀測是互補的,他們兩者之間有明確的分工:在觀測的過程中,整個銀河系中需要建立精確的天文物體三維地圖,同時,還需要對他們的運動軌跡進行追蹤,這些都是蓋亞的分內工作。它的測量也是非常嚴格的,不僅包含了全天的所有時間段,更包括了很多球狀星團。

哈勃望遠鏡和蓋亞的任務是完全不同的,它的觀測視野相對要小很多,但是卻可以對比較暗的恆星進行觀測,所以,它最大的優勢就是可以到達距離更遠的星團。蓋亞測量的34個球狀星團,測量值被提高到了65000光年; 哈勃也測量了12個星團,測量了130000光年,這些是從這十年裡拍攝的圖像中所得到的。

蓋亞和哈勃望遠鏡一起觀察球狀星團的三維運動(就像一個孤立的球形島),它們每一個都包含的恆星數量都達到數十萬顆,並且,每一顆恆星圍繞運行的主體也都是銀河系中心。如果一個星系的質量越大,那麼這個球狀星團會因為重力的影響,移動的速度越快。

與此同時,蓋亞和哈勃還記錄了目標球狀星團的側向運動,所以可以計算出重力加速度。當我們把兩者測量的結合起來作為錨點,那麼就會像地圖上的引腳一樣,天文學家可以就此估算出銀河系的質量分布和地球之間相距100萬光年。

3、作為棒旋星系的銀河系在宇宙之中是怎樣的存在

銀河系有多個別名,比如說天河、星河、銀漢等,唯一的英文名叫做The Milky Way,這正是我們所生活的太陽系所在的棒旋星系,這其中有大量的恆星、星團和星際塵埃等,從我們腳下的地球看銀河系,就像是一個環繞天空的銀白色環帶,擁有巨大「盤面結構」的銀河系外觀呈扁球體,太陽則位於銀河的一個支臂獵戶臂上。

在銀河系的中心有心有巨大的質量和緊密的結構,我們稱之為一個超大質量的黑洞,環繞銀河系中心轉動的天體都有自己的運行軌道,他們的運行周期主要和軌道的長度相關,也就是說他們的運行速度並不是由和中心距離和質量分布來決定,這和我們的太陽系有很大的不同。

4、銀河系的質量對研究不斷演變的宇宙星系有何意義

時間追溯到大爆炸後的幾億年,這些球狀星團包含了古老的恆星,他們形成於銀河系螺旋盤建造成形之前,而我們的太陽和太陽所在的太陽系,也在那裡。這些球狀星團因為距離太過遙遠,可以作為最好的示蹤劑,天文學家們需要觀測的星系周圍暗物質的龐大質量,已經遠遠超出了這個星系的螺旋盤。

在研究宇宙學問題的時候,如果我們連銀河系的質量都不得而知,那麼會面臨更多的問題。對於科學家而言,如果想要更加了解這個正在不斷演變的宇宙中的其他星系,我們首先缺少的就是一個可以置於宇宙學背景中的個體,而了解銀河系的準確質量就具有如此重大的意義和作用。

相關焦點

  • 銀河系重多少?相當於多少個太陽質量?
    的數據和ESA的蓋亞衛星的數據結合在一起,科學家計算出了迄今為止銀河系最精確的質量,根據計算,銀河系「重」約1.5萬億個太陽質量。巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所研究人員表明,我們不能直接測量暗物質,這就是銀河系質量的不確定性。
  • 銀河系中有多少顆星星?
    這個區域的材料太厚了,即使是強大的望遠鏡也無法穿透它。天文學家不確定何時以及如何形成凸起 ; 一些人認為,當銀河系與另一個星系碰撞時,銀河系的早期歷史發生了變化。天文學家曾經認為宇宙中的所有恆星都位於銀河系內部,但在1920年代發生了變化。天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)使用一顆名為造父變星的恆星來測量天空中的距離。從那裡,天文學家得知宇宙中有整個銀河系與銀河系分開。
  • 銀河系在宇宙中算老幾?看完蓋亞和哈勃深空照,銀河系打包回老家
    >一、夜空中能看見多少顆星星?二、夜空中有多少顆星星為什麼一個問題問兩次?當然天文學家不會問兩次,他們的目的非常明確,搞清楚銀河系中有多少顆恆星,並且根據這些星星的位置建立起銀河系中最為詳細的3D地圖。
  • 蓋亞「宇宙探索機器」:銀河系有18億顆恆星!
    藝術想像圖:蓋亞將給我們一些關於銀河系本質的基本見解就「生產力」而言,沒有什麼探測器與之媲美,即使是功能強大的哈勃太空望遠鏡,英國萊斯特大學馬汀·巴斯託(Martin Barstow)說:「蓋亞數據就像席捲天體物理學領域的一場海嘯!該望遠鏡的觀測數據涉及到天體物理學的各個領域,從鄰近地球的恆星,到太陽系行星,以及延伸至宇宙的邊緣。」
  • 蓋亞「宇宙探索機器」:銀河系有18億顆恆星
    就「生產力」而言,沒有什麼探測器與之媲美,即使是功能強大的哈勃太空望遠鏡,英國萊斯特大學馬汀·巴斯託(Martin Barstow)說:「蓋亞數據就像席捲天體物理學領域的一場海嘯!這在測量太空距離方面尤為重要,蓋亞太空望遠鏡通過跟蹤天體繞恆星旋轉時如何輕微擺動,來測量它的距離。這是一種三角學視差原理,隨著時間推移,蓋亞太空望遠鏡將逐漸消除評估數據中的不確定性。觀測一顆15等級的恆星,其模糊程度遠超過肉眼可視範圍,但蓋亞太空望遠鏡的觀測誤差是0.027微角秒。英國愛丁堡大學尼古拉斯·羅威爾博士解釋稱,這相當於在20萬公裡之外凝視一枚1英鎊硬幣。
  • 哈勃三十年,揭示宇宙奇觀:哈勃望遠鏡十大發現
    01 測量宇宙年齡在哈勃望遠鏡升空之前,哈勃常數的估計值通常具有高達50%的誤差,科學家預測的宇宙年齡範圍為100至200億年。哈勃望遠鏡可以更準確地測量到造父變星的距離,因而提供了當今宇宙最準確的年齡:137億年。
  • 蓋亞望遠鏡完成了20億顆恆星的數據測量
    最近,歐洲航天局的蓋亞太空望遠鏡發布了迄今為止最詳盡,最準確的星圖,其中包含近20億顆恆星的高精度數據,為了解銀河系的起源和未來提供了關鍵信息。12月3日,一個國際天文學家團隊發布了迄今為止銀河系大範圍內最詳細的恆星清單。
  • 100億年前,銀河系吃了蓋亞星系
    圖源:美國航天局/歐空局/哈勃,CC BY-SA 3.0 IGO一個新的觀測和模型顯示, 大約在100億年前,銀河系與一個較小的、鄰近的星系合併,並且達到了現在的狀態。在西班牙拉古納大學天體物理學家卡梅·加拉爾Carme Gallar帶領下,他和一些研究人員利用了歐洲航天局蓋亞空間觀測站的測量數據,該觀測站於2013年發射,專門用於繪製恆星的位置地圖,達到的精度前所未有。
  • 天文學家通過觀察測出銀河系質量,天文學家使用哪種的測量方法?
    假設我們要測量一個蘋果的質量,很簡單,我們僅僅需要一個天平秤就可以輕鬆的搞定,但假設我們要測量一個天體的質量,那麼使用天平秤這種方法就不太實際了,因為我們製造不出來可以稱量太陽的太平稱,即使製造出來了,也沒有人敢去到太陽上面測量太陽的質量,那無疑自殺,所以我們要測量太陽的質量就不能使用直接測量的方式
  • 銀河系質量有多大?美媒:相當於1.5萬億個太陽質量
    參考消息網3月9日報導 美媒稱,銀河系的質量要比想像的大。利用來自美國國家航空航天局「哈勃」太空望遠鏡和歐洲航天局「蓋亞」衛星的數據,天文學家確定了銀河系最精確的質量數據:我們所處的這一巨大星系相當於1.5萬億個太陽質量。據美國有線電視新聞網網站3月7日報導,一個太陽質量等於太陽的總質量,為2乘10的30次方千克。
  • 銀河系究竟有多重?最新估計為1.5萬億倍太陽質量
    據估計,暗物質——一種不會發出任何光線的神秘物質——佔銀河系質量的85%左右。簡單地計算銀河系中恆星的質量並不能完全解決問題。因此,研究人員通常會分析某些天體的軌道。這種方法基於牛頓在300多年前推導出來的引力方程,即較小物體圍繞較大物體的速度和距離與較大物體的質量有關。
  • 一立方光年的水和銀河系誰的質量大?你一定想不到。
    一立方光年的水質量要遠大銀河系的質量。銀河系的質量:就在本月初關於銀河系的質量官方給出了最新的數據,天文學家通過對美國宇航局的哈勃太空望遠鏡和歐洲航天局的蓋亞衛星數據的研究,對銀河系的質量進行了迄今為止最精確的測量。
  • 宇宙到底有多少星系?哈勃看到宇宙邊緣,卻被大爆炸餘暉擋住視線
    一直以來天文學家們也對這個問題充滿了好奇,但即使到現在有那麼強大的望遠鏡,也就搞清楚了銀河系的一部分,而對於整個宇宙,也仍然在不斷的探索中!此後科學家對銀河系的漩渦結構和旋臂有了更進一步的認識,甚至對於銀河系的起源也提出了比較靠譜的說法,但要搞清楚銀河系有多少顆恆星,顯然不是建立大型望遠鏡所能解決問題的,因為人力再強大也只能區分有限的一些星星,因此數星星的工作
  • 蓋亞任務——繪製出銀河系中心棒狀恆星集合的地圖
    因為我們身陷其中,這使得評估它的大小、結構和範圍要困難得多——不像位於數百萬(或數十億)光年之外的星系。幸運的是,幸得設備的改進和不懈的努力,我們一直在不斷取得進步。例如,一組天文學家將歐空局蓋亞天文臺獲得的最新數據與其他望遠鏡的紅外和光學觀測結果結合起來,開始繪製銀河系中心的棒狀恆星集合地圖。這是史上第一次——天文學家們能直接測量這種棒狀星雲結構。
  • 最精細銀河系恆星地圖發布!蓋亞望遠鏡完成20億顆恆星的數據測定
    剛剛,歐洲航天局蓋亞空間望遠鏡公布了迄今最為詳盡和精確的恆星地圖,包含了近 20 億顆恆星的高精度數據,為理解銀河系的起源和未來提供了關鍵信息。12 月 3 日,一個國際天文學家團隊公布了迄今為止最詳細的銀河系大片區域恆星名錄。歐洲航天局(ESA)蓋亞空間望遠鏡(Gaia)發布第三版早期數據,包含了近 20 億顆恆星的位置、運動、亮度和顏色等參數的高精度數據,以及首次對太陽系加速度進行光學測量的原始結果,這些數據將向公眾開放。
  • 用瀏覽器在蓋亞空間望遠鏡的視野內遨遊銀河系
    蓋亞空間望遠鏡(Gaia)是歐洲航天局(ESA)的空間望遠鏡,於2013年12月19日在法屬蓋亞那成功發射升空,飛往距地球150萬公裡的拉格朗日L2點繞行,蓋亞空間望遠鏡將觀測銀河系中約10億顆恆星的位置和運動,繪製迄今最精確的銀河系三維太空星圖,並幫助解答有關銀河系起源和演化的問題。
  • 銀河系重量剛被精確算出,不知道對不對?
    趣味探索訊 在科學界,銀河系一直被認為隱藏大量未解之謎的超級星系。銀河繫到底有多大,銀河系內到底存在多少恆星系,對於這些問題,儘管之前有一個大概的回答,但是現在,科學家正在找到最真實、最準確的回答。多年來,受暗物質理論影響,科學家們只能估計出銀河系質量約為太陽質量5000億至3萬億倍。不過今天,在經過多方面數據有效結合後,歐航局天文學家已經計算出銀河系真實質量,在半徑約為129000光年範圍內,包括黑洞在內所有天體總重量約為1.5萬億個太陽質量。測量銀河系質量一直以來是天文學家們最基本研究項目之一。然而,擺在天文學家面前最大難題是暗物質。
  • 兩個望遠鏡的故事:WFIRST和哈勃望遠鏡
    NASA的廣域紅外勘測望遠鏡(WFIRST)計劃於2020年中旬啟用,它將向我們展現出巨大的宇宙全景。天文學家可以使用它探索從太陽繫到可觀測宇宙邊緣的所有事物,包括整個銀河系中的行星和暗能量的本質。 雖然它經常被與哈勃太空望遠鏡相提並論,WFIRST卻將以一種獨特的方式探索宇宙。
  • 蓋亞太空望遠鏡測得仙女座星雲與銀河系的相撞時間
    根據歐洲蓋亞太空望遠鏡的觀測,我們的銀河系和螺旋星系仙女座之間的大型碰撞將於45億年後發生。此前一些著名的預測認為此碰撞將在約39億年內發生,遠比此次預測的要早。參與蓋亞發射的科學家Timo Prusti沒有參與這項研究,但他在一份聲明中說:「這一發現對於我們理解星系如何演化和相互作用至關重要。」
  • 蓋亞衛星在銀河系外發現了奇怪的「幽靈」星系
    歐洲航天局的蓋亞,一個太空望遠鏡,發現了一個暗淡的矮星系,一直潛伏在銀河系周圍。科學家們稱之為安蒂利亞2號,他們發現這個矮星系只有銀河系的三分之一大,但和大麥哲倫星雲一樣大。由於它的密度極低,而且是一個完美的藏身處,它一直未能被發現。