科学家如何测量银河系的质量？
我们生活在银河系内部，是银河系的一部分。作为一个巨大尺度的星系，人类一直在尝试探索银河系的秘密，并测量银河系的质量。
“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”即使在太阳系，依旧有很多科学结论有待讨论验证，那么在银河系内部，科学家如何判断银河系的质量呢？
计算银河系的质量：
在太空中，计算质量并不能直接称重，科学家需要通过天体的运动状态、引力作用，利用物理公式推导出天体的质量。
如果人类可以离开银河系，直接看到银河系的运动状态和引力作用效果，从而准确的估算银河系质量，但是我们身处银河系之内，因此只能通过银河系内部天体的运动规律、结构分布计算银河系的质量。
天文学家的观测点由于也在银河系内部，并且地球会跟随银河系一起运动，因此观测难度非常大，往往需要漫长的观察时间，才能确定天体的运动轨道。
观察银河系天体运动的主要方式，是利用卫星测绘恒星运动，恒星是银河系最主要的质量来源，也是计算银河系质量的主要目标。
虽然银河系中拥有数千亿颗天体，但银河系的质量，主要集中在恒星和黑洞上。科学家一直都在观测和记录银河系内的恒星运动。
电子设备的普及和发展，让天体记录有了更加方便的手段，人造卫星的普及，也让太空探测更加方便，欧空局的盖亚卫星，计划测绘出近17亿颗银河系恒星的运动轨道，从而绘制出银河系的简单地图。
得到银河系恒星的移动数据，就可以大致推断出银河系内的引力作用。银河系的运动核心，就是依靠天体之间的引力。
通过记录大量恒星的运动状态，利用足够多的单体数据，就可以推断出银河系的其他质量分布。
就像是一块巨大的拼图，能够确定中间的拼图分布，就可以慢慢推断出其他位置的拼图，进而获得整个拼图的样式。
通过引力结构计算质量，会包含暗物质质量：
银河系中除了我们可以看到的物质，还存在无法观察和干涉的暗物质。
银河系属于螺旋星系，如果按照正常的引力作用，外侧旋臂的旋转速度应该慢于内部旋臂，但是根据目前的观测数据，银河系的旋臂基本处于相同的速度。这意味着，银河系内部存在未知的引力作用，也就是暗物质产生的引力。
由于目前科学家主要使用引力作用推断银河系质量，因此计算得到的总质量，包含正常物质和暗物质。
根据目前的观测数据，银河系的总质量，大约是1-1.2万亿颗太阳质量。
但是该数据具有严重的行星、卫星缺失，因为系外行星和卫星的发现十分困难，目前科学家的天文观测手段，很难在恒星系中观测到系外行星，系外行星的卫星更是难以观察。
想要观察到系外行星，科学家只能寻找行星过境现象——系外行星经过恒星时，产生阴影，可以被地球观测。
根据恒星被影响的程度，科学家可以推断出系外行星的体积和质量，根据光谱现象，还可以大致推断系外行星的大气组成，但存在较大误差。由于系外行星的观测难度非常高，目前确认的系外行星数量只有数千颗。
虽然目前的银河系质量计算相对令人信服，但依旧有很多缺失质量。
天文学家对银河系的探索从未停止，未来人类会发现越来越多的银河系天体，帮助我们计算出更加精确的银河系质量。
上海精谱科技有限公司
2020-11-29 广告
