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我們身處的銀河繫到底有多大有多重?


天文在線我們的銀河系是一個棒旋星系,直徑在到光年之間,但如果考慮到暗物質,這個數字可能會大得多。太陽系位於距銀河中心(±)光年的圓盤內,位於...

- 2019年1月06日07時30分
- 科學文摘 / 天文在線

天文在線

我們的銀河系是一個棒旋星系,直徑在150000到200000光年之間,但如果考慮到暗物質,這個數字可能會大得多。太陽系位於距銀河中心26490(±100)光年的圓盤內,位於獵戶座臂的內邊緣,是一種包含濃密氣體和塵埃的螺旋形臂結構上。

銀河系的大小與質量

銀河系是本星系群中的第二大星系,其恆星盤面直徑約為100000光年,平均厚度約為1000光年。為了比較銀河系的相對物理尺度,如果太陽繫到海王星的距離是25美分硬幣(24.3毫米),那麼銀河系的大小大約與美國本土差不多。環繞銀河系的環狀恆星長絲可能屬於銀河系本身,在相對平坦的銀河平面上方和下方漣漪。如果是這樣,那就意味著銀河系的直徑大約為150000到180000光年。


根據所使用的方法和數據,銀河系質量的估計值會有所不同。

在估計範圍的最低處,銀河系的質量為5.8×10的11次方個太陽質量(M☉),略低於仙女座星系的質量。2009年使用超長基線陣列的測量發現,銀河系外緣恆星的速度高達254公里/秒(570000英里/小時)。由於軌道速度取決於軌道半徑內的總質量,這表明銀河系的質量更大,大致相當於仙女座星系在其中心的160000光年範圍內的質量,其質量為7×10的11次方個太陽質量M☉。2010年,測量暈星的徑向速度,發現80000秒差距內的質量為7×10的11次方個太陽質量M☉。根據2014年發表的一項研究,整個銀河系的質量估計為8.5×10的11次方個太陽質量M☉,約為仙女座星系質量的一半。

在帕瑞納天文台的夜空中觀賞到的 銀河系的核心 (雷射為望遠鏡創造出一顆導引星,圖:ESO/Y. Beletsky

銀河系的大部分質量似乎是暗物質,一種未知的、不可見的物質,與普通物質在重力作用下相互作用。暗物質暈相對均勻地分布在距銀河系中心100000秒差距(kpc)以上的距離上。銀河系的數學模型表明暗物質的質量為1-1.5×10的12次方個太陽質量。最近的研究表明,質量範圍大到4.5×10的12次方個太陽質量M☉,小到8×10的11次方個太陽質量M☉。

銀河系中所有恆星的總質量估計在4.6×10的10次方個太陽質量M☉到6.43×10的10次方個太陽質量M☉之間。除了恆星,還有星際氣體,包括90%的氫和10%的氦,其中三分之二的氫是以原子形式存在的,其餘三分之一是分子氫。這種氣體的質量相當於星系恆星總質量的10%到15%。
星際塵埃占氣體總質量的1%。


螺旋星系NGC 6744(此處顯示)被認為與我們的銀河系相似.圖:Dan Goldman

銀河系可能比我們想像的要大得多

新的研究表明我們的銀河直徑大約為200000光年的距離。

銀河系很大,這並不是什麼秘密了,但新的研究表明它可能比我們想像的要大得多。

這項研究發表在2018年5月7日的《天文學和天體物理學》雜誌上,表明我們的棒旋星系巨大的恆星旋轉盤直徑至少約為170000光年,可能長達20萬光年。

很難理解它到底有多遠。如果你利用一個手電筒將一束光線從銀河系的最邊緣開始傳播,那麼需要200000年的時間才能抵達另一個邊緣。如果你能夠以平均每小時60英里的速度行駛,則需要超過2萬億年的時間。
這大約是宇宙年齡的150倍,估計大約為138億年。

多年來,天文學家認為銀河系的光碟直徑約為10萬光年。
然後在2015年,研究人員表明150000光年的直徑距離才更接近於這個標記。

為了得到新的數字,加那利群島天體物理研究所和北京國家天文台的研究人員轉向了一對恆星圖譜,並研究了銀河系平面最外層幾千顆恆星的化學組成。通過對圓盤中心延伸。研究人員利用統計分析確定這些遙遠的恆星在化學上與銀河盤中的恆星相似,因此應該被認為是其中的一部分。

這項研究還給出了太陽在銀河系中的新位置。以前,人們認為太陽在銀河系半徑的一半左右繞著我們銀河系的中心公轉。
但是現在我們知道有些恆星距離星系中心的距離可能是該距離的四倍以上 - 所以雖然太陽沒有做出任何令人驚訝的軌道,但它比我們想像的更靠近銀河系的中心。

有一點沒有改變的是銀河系中的恆星數量。
雖然我們增加了星系恆星盤的大小,但恆星的數量和星系的總質量並沒有受到顯著影響,因為最外面的圓盤的恆星密度非常低。天文學家認為銀河系包含大約2000億顆恆星。

有色區域是先前已知的銀河盤。
新的研究已將其極限擴展到更遠:在虛線/虛線圓圈外的區域中存在盤狀恆星的可能性分別為99.7%或95.4%。
黃點是太陽的位置。背景銀河系圖片來源於「通往銀河系的路線圖」。.圖:R. Hurt / SSC-Caltech, NASA/JPL-Caltech

參考資料

1.WJ百科-英文版(Milky Way)

2.The Milky Way galaxy may be much bigger than we thought


文章作者:零度星系(天文在線)

審核人員:暫無,徵集審核志願者中。

最終審核:

編輯用時:2018年10月6日-2018年10月7日(花費時長:約2個小時)

審核用時:

最後更新:2019年1月6日星期日

注意:所有信息數據龐大,難免出現錯誤,還請指出錯誤所在好加以改之。

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全文排版:天文在線(零度星系)

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