给银河系称 “体重”   
2019-12-25 09:36:53    《中国少年报》

   

  今年3月,科学家结合哈勃空间望远镜和盖亚卫星的测量 数据,发布了迄今为止最精确的银河系“体重”——3000万 亿亿亿亿吨,相当于1.5万亿个太阳那么重!听到这个消息,E 探好奇极了,银河系浩瀚无垠,怎么给它称重呢?
  
  隐藏的质量
  
  银河系是个直径约为 10万光年、厚度约为1.2万 光年的“大盘子”,“装” 着约4000亿颗恒星、1000亿 颗行星,还有更多的小行星 (如谷神星)、卫星(如月 球)、彗星(如哈雷彗星) 等天体。这么一个庞然大 物,当然不能像我们一样站 在体重秤上称重。
  
  最初,科学家认为, 将这些天体的质量相加, 得到的就是银河系的质 量。然而,一次实验让科 学家发现,事情并没有那么 简单——
  
  宇宙中,天体的质量 越大,产生的引力也越大。 就像月球,会在地球引力的 拉拽下,围绕地球不断旋 转。而且,引力越大,旋转 速度越快。这就好像我们将 绳子一头握在手里,另一头 拴一个小球,然后甩动它。 你会发现,甩动的力气越 大,小球旋转的速度越快。
  
  后来,科学家们在研 究一个距银河系3亿光年的 星团(由密集的恒星组成的球体,会沿着轨道,绕银河 系中心运动)时,发现它运 动的速度实在是太快了,远 远超过了科学家对银河系引 力的预测。这么大的引力, 是从哪儿来的呢?难道银河 系还隐藏有一部分质量?
  
  难以估算的暗物质
  
  于是,科学家们做出一 个大胆的推测:银河系中存 在着一种不会发光的物质, 我们看不见、摸不着,但它 的质量非常大,影响了银河 系对星团的引力。这种神秘 的物质,就是暗物质。通过 计算,科学家们推断出,暗 物质的质量,竟占银河系质 量的90%!
  
  无法准确估算暗物质的 质量,成了科学家们给银河 系称重的“拦路虎”。经过 数十年的努力,科学家们只 能粗略估算出银河系的质量 范围:相当于太阳质量的0.5 万亿 1.5万亿倍。
  
  准确称量有“法宝”
  
  那么,究竟如何才能 精确测量银河系的“体重”呢?这离不开两个“法 宝”——哈勃空间望远镜和 盖亚卫星。
  
  哈勃空间望远镜可以 看到很远、很暗的星团, 距离地球13万光年的遥远星 团,都逃不过它的“火眼金 睛”。它已经连续10年在宇 宙中观测星团的运动轨迹 了。盖亚卫星则可以准确地 记录星团所在的位置,以及 它们的移动速度。
  
  前不久,盖亚卫星公 布了观测到的34个星团的旋 转速度。科学家将其与哈勃 望远镜观测到的12个星团数 据结合起来,通过速度,推 算出银河系对它们的引力, 从而计算出了非常精确的银 河系质量。
  
  给银河系称“体重”有 什么用?这可以帮助科学家 推测,银河系中到底存在多 少个星系、多少暗物质。揭 开暗物质的神秘面纱,可以 帮助我们了解宇宙的形成 和演化。2015年,我国成功 发射了暗物质粒子探测卫星 (“悟空”卫星),让我们 一起期待它的好消息吧!
  
  潘伟伟

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