银河系的“体重”

关于银河系的质量，一直是科学家们非常好奇的问题。想一想，光是我们上面提到的天体数量就是天文数字，而这些天体又仅仅占了银河系质量的一小部分。

我们知道，宇宙中还有大量的暗物质，它们有质量，能够产生引力，但是不与可见物质有其他任何反应，因此科学家至今不知道它们的本质是什么。而这些暗物质又是如此重要，占据了宇宙总质量的85%。问题在于，在不同的星系中，暗物质所占质量的比例又不同，因此，银河系总质量中有多少是暗物质，也需要科学家们单独观测和计算。

目前的研究结果认为，银河系中可见物质所占的质量仅仅是6%，其余94%的质量被暗物质所占据。也就是说，在银河系中，构成所有这些天体的重子物质比例远低于宇宙的平均水平。那么，银河系中的重子都去哪了呢？

想要解决这个问题，首先就要测量银河系的准确质量。如果我们最终测得银河系的质量没有想象中那么大，那么可见物质所占的比例就比此前计算的结果要高，那不就正常了吗？

最近，我国科学家提出了一种新的方法，成功计算出了银河系的质量范围。

不识庐山真面目，只缘身在此山中

这项新的研究成果，来自于中国科学院上海天文台研究员郭福来所领导的科学团队，他们利用围绕在银河系周围的星系周介质中的热气体晕，测量了银河系的总质量，并且将这个成果发表在了《天体物理学杂志快报》上。

测量星系的质量不是一件简单的事。对于遥远的星系，我们可以通过引力透镜效应、或者是星系之间的运动关系来计算。而对于自己的家园银河系，我们反倒陷入了“不识庐山真面目，只缘身在此山中”的困境。

在此之前，科学家们通常会利用银河系中恒星或者是星团的公转速度，以及银河系附近卫星星系的运行状态来进行计算。现在科学家们普遍比较接受的数据，大约是太阳质量的10000亿倍。

此外，也有科学家利用其他方法测量过银河系的质量，根据测量方法的不同，得出的数据范围也比较广，有的人计算出来是5000亿倍太阳质量，还有人计算结果是20000亿倍太阳质量。在能够统一数据之前，科学家们恐怕还要用更多的方法来测量银河系的质量，直到我们真的找到答案为止。

这一次，郭福来团队采用的就是一种全新的方法，利用银河系周围的热气体晕，来给银河系“称体重”。

银河系热气体晕

早在上个世纪50年代，科学家们就发现，银河系的周围可能弥散着大量的气体物质，而且其温度高得惊人，可以达到数百万摄氏度。这些气体晕的分布范围也极广，远远超过了银河系的尺寸，能够延伸出数十万光年。如此庞大的热气体晕，是否有可能拥有着超乎我们想象的质量，足以解释银河系遗失的重子呢？

因此，在最近这几年时间里，郭福来团队一直在思考如何利用热气体晕测量银河系的质量。他们对热气体晕的密度分布、空间温度以及观测特征等都进行了仔细的观测，还研究了它与银河系内各种高能爆发现象之间的相互作用。

结果他们发现，当这些热气体进入稳定状态之后，其温度分布在最大程度上是受到银河系总质量的影响，银河系质量越大，热气体的温度就越高。这意味着，通过它的温度分布，我们就可以计算银河系的总质量了。

“沉重”的银河系

研究团队利用X射线太空望远镜观测并记录了热气体晕的温度，然后计算了银河系的质量。结果表明，银河系的总质量大约是太阳的12000-30000亿倍。这个数据基本上落在了以往的数据范围内，并且再一次印证了银河系质量在太阳10000亿倍以上。这一次的研究成果，不仅为科学家提供了新的银河系质量测量方法和数据，还有很多重要的意义：

首先，就像我们开篇一直在讨论的重子遗失问题，随着本次研究再一次得出银河系质量超过太阳10000亿倍的结论，这意味着即使算上热气体晕，银河系的重子质量也远远没有达到宇宙的平均水平。或许这些重子隐藏在冷气体中，或者热气体晕以外，又或者我们真的只能去考虑如何解释它们因何原因而遗失的问题；

（图片说明：小麦哲伦星云）

这也再一次证明了像大小麦哲伦星系以及狮子座一号矮球状星系这样的矮星系，都是银河系的卫星星系，绕着银河系公转并且未来有可能被银河系吞并。只有银河系的质量超过太阳的10000亿倍，才能够提供足够强大的引力束缚住这些矮星系，否则它们将会离我们而去；

根据现有的宇宙学模型，银河系周围应该存在着一些比大小麦哲伦星系质量更大内区物质密度更高的卫星星系。而事实是，科学家们从来也没有观测到这种理论上应该存在的星系，也没有发现任何可能遮挡住我们视线的天体。如果银河系质量小于太阳的10000亿倍，那么这种巨大的卫星星系不存在就合情合理了，如今的结果出炉后，这个被称为“大到不该失败”的观测结果就再一次成了悬而未决的谜题。

总之，目前来说，银河系质量所引发的宇宙谜题再一次被确认，我们需要更多的理论和探索才能解决这些谜题。

郭福来本人也表示：这一次研究的重要成果不是为了解决这些谜题，而是提供了一种新的测量银河系质量的方法。就像我们前面说的，关于银河系质量的测量不会就此终结，科学家们还会前赴后继地寻找新的方法。直到这个数字得到了最终的确认，我们才知道那些未解之谜是否还需要进一步去破解。

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