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银河系有多重?天文学家:因为有暗物质 不知道 玩个游戏试试吧

时间:2020-03-31 20:14:02

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银河系有多重?天文学家:因为有暗物质 不知道 玩个游戏试试吧

逃离你居住的城市,在任何一个没有灯光的地方,仰头向上看,你会看到夜空中最伟大的奇迹之一——由闪光恒星带构成的银河系。

银河系广阔、美丽、神秘异常,通常来说,面对银河系,人类总是会产生匪夷所思的问题。

只缘身在此山中

古人用“其大无外”来形容无法想象的“大”,但这个词很抽象,不够具体,我们想要获得关于银河系的确切的知识,不能诉诸语言的想象,只能求助于科学。

由于银河系太大了,人类所掌握的科学有时候也无能为力,在进行了数十年的尝试后,天文学家仍然没有确定我们星系的重量,只能估计银河系的质量在太阳质量的7000亿到2万亿倍之间。

给整个星系称“体重”,特别是在你生活在其中时候并非易事。这就像试图对中国人口进行人口普查,但是你无法使用互联网,也无法离开你居住的城市。同样的道理,没有人能够在地球上算出宇宙尺度上的银河系质量。

除了“只缘身在此山中”的客观限制,我们搞不清银河系质量的另一个问题是:大多数星系内的物质是看不见的。那些暗物质占据了银河系85%的质量,它们不会发出任何光线,十分神秘。因为有暗物质,计算银河系的质量成为了一项无处下手的任务。

宇宙的构成

为了绕过暗物质,研究人员通常会研究某些天体的轨道,这种方法基于艾萨克·牛顿300多年前推导出的重力方程,它告诉我们:较小的物体围绕较大物体旋转的速度和距离与较大物体的质量有关。

,在《天体物理学杂志》上发表的一篇文章说,通过观察数十万光年远的银河系的卫星星系,可以计算银河系的质量。

卫星星系受到银河系影响,围绕银河系旋转,原理跟行星围绕恒星运行一样。但这项研究有一个问题:卫星星系的轨道长达数十亿年,这意味着在短短的几年观察之后,它们几乎没有改变位置,地球上的研究人员根本没法确定它们的轨道速度。

由于真实世界的尺度限制,人类观察宏观现象总是力不从心,于是科学家将工作转入了虚拟领域。

玩个游戏吧

,在《天体物理学杂志》上发表的一篇文章表示,可以尝试用一种模拟方法来衡量星系。科学家利用超级计算机建造了一个小型虚拟宇宙,它可以重现宇宙的许多方面,包括围绕大星系的众多小卫星星系。这就像玩一个叫“宇宙”的游戏,通过玩耍获得想要的知识。

计算机生成了大约9万个复杂的星系系统,从中挑选出了与银河系情况最相近的一个模型,通过观察这个数字星系来模拟真实宇宙的质量。经过简单计算,科学家估计银河系的真实质量为太阳质量的9600亿倍。

盖亚卫星

对于这个近似结果,科学家仍然不够满意。最近,美国宇航局的哈勃太空望远镜和欧洲航天局的盖亚卫星合作,一起对绕银河系旋转的球状星团进行了观测,最终确认银河系的质量约为太阳的1.5万亿倍。这个数字可能是有史以来最准确的计算结果。

成长的烦恼

有人对科学家迫切地想知道银河系的质量感到不解,其实,了解星系的质量就是建立一个常数,将有助于天文学家做很多事情。

首先,天文学家能够更好地计算卫星星系的轨道,因为它们取决于银河系的质量。到目前为止,望远镜已经发现大约50个星系围绕着银河系,由于我们并不确切知道银河系的质量,科学家们不确定他们应该找到多少卫星星系。

最后,银河系的真实质量将帮助研究人员了解暗物质与常规物质的比例,从而更快地了解我们居住的宇宙。

实话实说,人类对宇宙的认识,就跟一只猩猩对汽车的了解差不多,虽然现状是令人失望的,但如果我们不想自欺欺人,不想一辈子呆在地球上,那么了解暗物质将会是一项里程碑,让人类获得进一步弄清楚宇宙原理的资格。

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