Question

科学家估算出银河系质量，银河系大约是太阳质量的1.5万亿倍

Answer 1

我们的银河系令人惊叹，遍布着恒星、超新星、星云，以及暗能量和暗物质，也充满了许多未解之谜，比如：我们的银河系中有一件奇怪的事情：它旋转得非常快，以至于恒星、星云等星系本应该飞走，但有一些物质却将它们维系在一起。

充当这种维系作用的粘合剂，就是暗物质，然而，暗物质却令人难以置信地神秘：因为暗物质不会发光，从来没有人直接看到过它；也没有人知道暗物质，到底是由什么构成的，尽管有很多疯狂的假设。

为了让我们的星系——以及大多数的其他星系——保持稳定，科学家认为，宇宙中暗物质的数量远远超过普通物质，但是，我们该如何确定太阳系中暗物质的质量到底是多少？

最近，科学家利用哈勃太空望远镜和欧洲航天局的盖亚星图，试图计算整个银河系质量，是不是听起来有点不可思议？

当然，这并不是一件容易的事情，首先，很难估算出我们所在行星的质量，银河系直径约为25.8万光年。（我们知道，一光年等于9.46万亿公里，是的，银河系是巨大的。）大量的恒星和气体，使我们无法观测到银河系中心，科学家通过测量银河系中一些物体的运动速度，并由此估算出它们的质量（星系质量越大，物体的运动速度就应该越快）。

他们的答案是：银河系大约是太阳质量的1.5万亿倍，这个数字，让我们意识到，我们是多么的渺小。

例如，以银河系的恒星为例。

如果你足够幸运，如果你能看到一个完全黑暗、晴朗的天空，那么你就有可能看到多达9000颗恒星，这就是肉眼可见的数量。但是，在我们银河系中，还有另外1000亿颗（或更多）恒星，但它们只占银河系中所有物质或物体的质量的4％。

宇宙中另外12%的质量是气体（包括行星、你和我、小行星，所有这些在银河系中，都只能算是微不足道的质量）。欧洲南方天文台研究员、该项目的合作者之一的劳拉·沃特金斯解释道，银河系中剩下的84%的物质，都是暗物质。

至于银河系到底是多么的巨大，以及它是由什么构成，我们真的很难以想象，所以，在这里，利用哈勃太空望远镜的最新发现，我们试图将神秘的银河系质量和暗物质质量，进行可视化估算。

为了进行更形象的视觉隐喻，我们构建了一个质量塔，你会看到，在银河系中，所有的恒星都代表着建筑物顶部的探照灯，在绝大多数楼层，没人知道里面发生了什么。

1、银河系质量的可视化过程

为了形象化1.5万亿颗太阳的质量，让我们从小处开始，这就是地球，地球的质量大约为5.972×10^24千克。

这是地球和太阳的对比，太阳质量大约是地球质量的33.3万倍。

现在，让我们试着想象一下银河系中1000亿颗（或更多）恒星的质量。

2、银河系实在太巨大

银河系中另外12%的质量，只是恒星之间漂浮的气体(（主要是氢气和氦气）。

这是使用相同视觉比例的样子。

那么，黑洞呢？沃特金斯解释道：“很难精确地计算黑洞对银河系总质量的贡献到底有多少，因为我们不知道有多少，但这将是非常非常小的一部分。银河系中心的超大质量黑洞大约相当于600万颗太阳质量。”但是，这相当于整个银河系质量来说，却是非常微小的。

暗物质似乎根本不与正常物质相互作用，而且，它是不可见的，但是如果没有它，我们的星系和宇宙将会分崩离析。

当科学家们意识到星系旋转得速度太快，而无法独自与大量的恒星结合在一起时，他们就会假设它的存在。想象一次嘉年华之旅，让人们在旋转轮中转来转去，如果旋转得足够快，那些游客就会被甩出去。

考虑到“暗物质”及其产生的引力，使得它们的星系模型再次趋于稳定，暗物质还有其他一些证据：它似乎产生了与普通物质一样的引力透镜效应（意味着它扭曲了时空结构）。

现在让我们试着想象一下暗物质质量，与恒星和气体的质量相比。

请记住：这仅仅只是我们的银河系，在整个宇宙中有几千亿个银河系。

还要记住：暗物质甚至不是宇宙中最大的谜团，宇宙中大约有27%的物质是暗物质，在宇宙中，只有5%是你和我能看到，并相互作用的物质和能量。

宇宙中剩下的68%的物质和能量，是暗能量（暗能量正在加速宇宙的膨胀），虽然暗物质使单个星系聚集在一起，但暗能量推动宇宙中的所有星系彼此分离。

你在夜空中可以看到的星星，看起来可能是很多的：成千上万的恒星和太阳系，都有可能被 探索 ，但这只是真正宇宙中的一小部分。