用户61493435656

如果只看银河系的图片，会发现银河系就像一片烟云，这一片烟云能有多重呢？它的总质量远超出我们的想象。

我们生活在地球上，常常觉得地球都已经大得没边儿了，这个巨大的岩质星球直径就达到了12,756公里，我们开车跑一天，通常也就跑1~2个省的长度，从我国坐飞机飞到美国也需要近10个小时，地球的质量为5.965×10^24公斤，或者说是近60万亿亿吨，这主要是根据万有引力公式中引力与质量成正比，与距离的平方成反比计算出来的，知道力的大小（测量）和距离（测量）就很容易求得地球的质量，再用质量除以体积就能知道地球的平均密度为5.52克/立方厘米。第一个称量出地球质量的科学家是英国的卡文迪许，他用的就是这类的方法，当时得出的误差并不大，去年美国科学家又重新称量了地球的质量，比上面的数值略小一点，但相差不大。

然而如此巨大的地球也只是太阳系中一颗较小的行星，木星、土星、天王星和海王星都要比地球的体积和质量更大，其中木星的体积是地球的1300倍，质量是地球的318倍。

然而太阳质量和体积又比木星大了1000倍左右，太阳的体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，约为1.9891×10^30千克，占了整个太阳系可见物质总质量的99.86%，它的巨大已经让人难以想象了。

然而我们的太阳又只是银河系数千亿个恒星中的一个，我们看银河系的图片就像一片烟云，太阳就是这片烟云中的一粒尘埃，太阳的质量在银河系恒星质量排名中属于中等偏上，因为银河系大部分恒星都是红矮星和黄矮星，红矮星质量在太阳的8~50%之间，黄矮星的质量在太阳的50~80%之间，但是也有很多恒星的质量是太阳的几十倍甚至上百倍，所以我们也可以说太阳的质量在银河系恒星中属于中等，那么这样看的话，银河系的总质量将是太阳的数千亿倍。

但是天文学家们还是想到了一些测量银河系质量的方法，比如通过银河系边缘恒星的质量、轨道速度、与银心的距离来计算银河系的总质量，这样计算出来的银河系总量约占太阳质量的8000-9000亿倍之间，去年又有美国天文学家认为可以用银河系的卫星星系的运行情况来计算银河系的总质量，比如距离银河系很近的大麦哲伦星系和小麦哲伦星系，都会受到银河系的强大引力作用，甚至会产生飞向银河系的恒星流，那么通过测量卫星星系以及恒星流的质量和角动量，也能间接测出银河系的总质量，而且这种方法比测量银河系外圆的恒星角动量相对更准确一些，计算结果发现银河系的总质量大约为太阳质量的9500亿倍以上，或者说接近1万亿倍，实在太大了。

由于强大的引力场会影响附近空间的物质，所以银河系也在吸引着附近的天体物质融入银河系中，天文观测发现有多个卫星星系正在银河系的引力控制下融入银河系中，因此我们也可以说银河系的质量一直是处于增加中的，所以它的质量也会越来越大。

人类的方向

我们要有点大概的科学常识。

首先，在物理学上，重量与质量是绝对不同的概念。地球上一千克的质量是一千克的重量，但是，如果一千克的铁球拿到月球上，质量没变，但是重量却成了一千克的四十九分之一。同样，如果拿到太阳上，质量也没变，但是重量却成了一千克的大概三十三万倍。所以，重量是个变值，提问银河系的总重量的提法是不对的。只能问银河系的总质量是多少！

其次，银河系虽然在宇宙中形同尘埃，但是相对人类的观察能力而言，银河系又太大了。对于银河糸的物质组成，用管中窥豹比喻一点儿也不为过。只能是个大体猜测。据科学家猜测，银河糸总质量大概为太阳质量的七千亿至两万亿倍，空间太大了。所以到今天为止，人类既不知道银河系总质量，更不知道银河系的逃逸速度，但是，总之与人类而言，这两个数值很大就是，大的超出了想象，是一个无法想象的数值。

再一个，爱因斯坦创立的广义相对论，论证了引力是质量造成的时空扭曲，所以，万有引力是不存在的。我们也大概明白，银河系的总尺寸与恒星的点缀反映了银河系大部分是虚空，而原子同样也大部分是虚空，再往下再细分，到粒子，色子级别，仍然大部分是虚空，是否继续细分下去，到底小到多少才不是虚空？量子级别能否再细分下去？我们并没有明确答案。

爱因斯坦告别了人类固有的时间，空间感觉发现了万有引力的真谛，人类若不能告别质量，重量等等感官的感觉也永远无法认识到物质的本质，物理的本质。

全是大实话

银河系的质量一般被认为有2000亿-4000亿个太阳质量，更精确的答案我们还不得而知。

就连我们熟知的银河系直径，由新的研究表明也，这一数值不再是10万光年，而是15万光年，但以后可能还会再变，毕竟没有人立于银河系之上真正观察过。

我们人类目前对于银河系的观察，更多的是从侧面用不同的波段“看”整个银河系。

许多细节我们掌握的都不是很精确，甚至是银河系到底有几条悬臂也一知半解。

它们都是我们获取银河系质量的重要参数，知道的参数越少，测量的结果误差自然更大。

除了这些，另一个更加棘手的问题是暗物质的存在，这些我们只有神秘的物质我们对它们的研究也才刚刚开始。

据估计，暗物质在整个银河系中大量分布，质量可能是可见物质的几十倍，它对于维持整个银河系的稳固有这很大的作用。除了银河系之内，还有更广大的暗物质晕包围了整个银河系，如果把它们也算做银河系的一部分，关于银河系有多重，会更加的复杂。

所以这样看来，真实的银河系有多重，我们是不得而知的。

科学新视野

经常见到问银河系有多大？第一次见银河系有多重这个问题，银河系其直径在150000到200000光年之间，这是我们通常所说的恒星盘面直径，还没有考虑暗物质！其平均厚度约为1000光年，这么大的银河系质量到底是多少呢？

如果要计算质量的话那么必然要考虑暗物质，当然计算方法的不同会导致结果有着很大不同，按最低来说银河系的质量为5.8×10∧11个太阳质量（M☉），要知道在银河系虽然恒星数以千亿记，还有不同恒星系的其它星球，再加上大量尘埃加起来这些可探测物质可能也只占了15%左右，而大部分质量似乎是暗物质，一种未知的、不可见的物质，与普通物质在重力作用下相互作用。

其实暗物质晕相对均匀地分布在距银河系中心100000秒差距（kpc）以上的距离上。因此根据数学模型就可以算出暗物质的质量，并且因为轨道速度取决于轨道半径内的总质量，所以2014年发表的一项研究，整个银河系的质量估计为8.5×10∧11个太阳质量M☉。

而2018年的一个研究中根据测量卫星星系以及恒星流的角动量，利用角动量守恒的原理计算银河系质量得出质量为9.6×10∧11M☉，这种方法目前看来较为可靠。

总之这类计算只能是大概估计，因为涉及体系太大，技术难度等限制可能不同方法计算结果有所差距，但在数量级上一般是相同的。

科学认识论

答：目前对银河系质量的测量，还存在较大的争议，各种测量方法得出的结果有偏差，但是基本都在5000亿~15000亿倍太阳质量之间。

天文学还没有一个精确测量银河系质量的方法，而且银河中的普通物质，占了银河系总质量的大约15%，另外还有大约85%的暗物质。

我们可以根据银河系的观测模型，估算出银河系恒星的数量，然后乘以恒星质量的平均值，就可以得出银河系恒星的总质量，不到1000亿倍太阳质量，这样的办法无法统计暗物质、黑洞、流浪行星等等质量，得出的误差非常大。

暗物质不发光很难被观测到，唯有通过引力作用才能探测到暗物质的存在，天文学观测发现，银河系边缘的恒星运动速度，比模型预测的要高很多，目前主流解释是受到暗物质的影响。

如果通过银河系边缘恒星的运行速度来估算银河系质量，大约是8500亿倍太阳质量（包括暗物质），该测量方法也具有较大的不确定度。

在2018年，美国天文学家使用了一种新方法，测量出银河系质量大约是9600亿倍太阳质量，该方法原理：在银河系周围存在很多卫星星系，这些卫星星系的受到银河系引力的影响，卫星星系中的一些恒星会被拖拽出来，形成恒星流。通过研究恒星流的运动情况，就可以得到银河系总质量的信息。

以上各种测量方法，得出银河系质量相差较大，从各测量结果来看，银河系质量应该在5000亿倍~15000倍太阳质量之间，今后随着观测数据的增多，银河系质量应该会有更准确数值。

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艾伯史密斯

由于我们身处银河系之中，并且银河系的范围又很大，想要测出银河系的总质量不是一件容易的事情。根据不同方法测出的银河系质量有一定的偏差，从最轻的8000亿倍太阳质量，到最重的1.5万亿倍太阳质量。

银河系中最容易被我们观测到的是恒星，因为它们会发光，据此可以测量出恒星的距离和质量。但即便统计出银河系中有多少恒星，也无法精确测量出银河系的总质量。因为银河系中还有大量的星际尘埃，它们本身不会发光，只能依靠反射恒星光或者受到恒星辐射的激发而发光。

然而，能够用各种波段的天文望远镜探测到的普通物质只占银河系总质量的15%，另外85%是那些十分神秘的暗物质，它们无法用电磁波手段探测到，只能借助于引力的方法，因为暗物质可以产生引力作用。

理论上，通过测量银河系边缘恒星的运动速度以及它们与银河系中心的距离，可以估算出银河系的总质量。银河系中的恒星都会绕着整个银河系的共同质心（银心）旋转，它们的轨道速度与其轨道之内的银河系质量直接相关。根据这种方法测出的银河系总质量大约为太阳质量的8500亿倍，其中恒星的总质量大约为太阳质量的500亿倍。

在2018年，亚利桑那大学的天文学家提出了一种新的方法来给银河系称重[1]。银河系周围存在不少的卫星星系，例如，肉眼可见的大、小麦哲伦星系，它们都在绕着银河系运动。由于受到银河系的强大引力作用，离得较近的卫星星系中的恒星会被拽出来，从而产生恒星流。通过测量卫星星系以及恒星流的角动量，就能间接测出银河系的总质量，因为角动量是守恒的，所以这种方法更为可靠。结果表明，银河系的总质量大约为太阳质量的9600亿倍。随着观测数据的增加，这种测量方法的精度也会进一步提高。

参考文献

[1]Ekta Patel, Gurtina Besla, et al., Estimating the Mass of the Milky Way Using the Ensemble of Classical Satellite Galaxies, Astrophysical Journal, 2018, 857, 78.

火星一号

经常看到银河系多长，多大，直径多少，第一次看到有人问银河系多重。银河系直径（含晕）在15万光年以上，其大小可能与仙女星系相仿。约含有2500亿颗恒星，其质量大约是太阳质量的2100亿倍。

不过这个2100亿倍，算的是银河系可见物质的总量，据科学家的发现，除可见物质外，还有着暗物质与暗能量，暗物质与暗能量占据着宇宙总质量的95%，剩下的5%才是我们眼中看到的宇宙物质，星系、星云、星际尘埃云等等。所以，还无法求得银河系可见与不可见物质的总和是多少。

地球的质量是5.965×10^24kg，太阳的质量是地球质量的33万倍，而银河系可见物质质量是太阳质量的2100亿倍，那么银河系可见物质质量就是地球的69300万亿倍，还是相当夸张的哦。

宇宙又是如此的浩渺，人类可观测的宇宙大小直径都是930亿光年了，其中含有万亿个像银河系这样的星系，我们真的能够实现畅游宇宙的梦想吗？

个人浅见，欢迎评论！

科学船坞

十年磨一剑，就在昨天，天文学家发表了对银河系质量的精确估算。

质量是星系最重要的属性之一，精确估算银河系质量对于超级计算机模拟银河系与仙女星系未来的碰撞或者融合是非常重要的一个参数呢，虽然我们都活不到那一天，但我们现在就能预测未来数十亿年后发生的宏观天文事件，想想还是挺激动的，天文研究帮助凡人超越自我。但身在银河系中，反倒让天文学家们很难精确估算银河系的质量。此前根据对其它星系的研究，天文学家给出了我们自己所在银河系的质量范围，从5,000亿~30,000亿个太阳质量。这个数字实在过于粗糙。

但就在昨天，《天体物理学杂志》上发表的一篇论文，经过十年的数据积累，天文学家们认为自己已经能够较为精确的估算出银河系的质量，大约为1.54万亿个太阳质量。这个质量的确落在了此前的估算范围内。这一成就，是通过哈勃太空望远镜以及ESA（欧洲航空航天局）发射的专门用来观察银河系中恒星运动的盖亚卫星收集到的数据来获得的，为了收集这些数据，花了十年时间。

图示：2013年，ESA（欧洲航空航天局）发射盖亚卫星，对银河系进行前所未有地详细观测。

ESA发射盖亚卫星，其雄心壮志是想绘制一个三维的银河系。盖亚卫星将测量银河系数万光年内的天体在银河系三维空间中的精确运动轨迹。其工作目标是绘制至少十亿个银河系中的天体运动，包括恒星、行星、彗星、小行星乃至类星体等。正是这些详细的数据，帮助天文学家估算出了银河系的质量。因为质量就意味着引力，而引力会影响天体的运动。

由于盖亚卫星只能观察离地球数万光年内的天体运动，想要称量银河系的天文学家们还需要更遥远的天体的运动模式才能真正知道银河系有多重，因为银河系的质量绝大部分是由暗物质提供的，而暗物质的分布不仅是在银河系中还包括正常物质构成的银河系的附近，因此要称量一个完整的银河系的质量，我们还需要观察银河系边缘天体的运动。这超出了盖亚卫星的能力，不过好在天文学家有著名的哈勃太空望远镜的帮助。

图示：正常物质构成的银河系+银河系附近的暗物质 = 完整银河系

总之，借助哈勃太空望远镜和盖亚卫星的帮助，天文学家仔细观察了数十个球状星团的运动，并借助它们估算出银河系的新质量，还更改了从前对银河系半径的估算，将它从大约10万光年，延伸到129,000光年。

图示：通过观测资料生成的银河系模型，以及它周围受银河系引力影响的球状星团。

天文学家提取了34个距离地球65,000光年的球状星团的运动数据，它由盖亚卫星提供。而哈勃太空望远镜则提供了另外12个远离地球130,000光年的球状星团的运动数据，这项观察任务断断续续花了哈勃太空望远镜十年时间才完成，毕竟哈勃太空望远镜的任务繁重。

综合这45个球状星团的运动轨迹，天文学家们估算出银河系的最新质量为1.54万亿个太阳质量。这一估算未必是最终估算，随着技术的进步以及更多数据的获取，未来可能会再次变动。这正是科学的特征，一步一步地接近真相。

图示：红点代表银河系中的球状星团。球状星团是银河系中最古老天体集群。

有理由认为所有的恒星最初都诞生在一个球状星团中，一个巨大的球状气体塌缩成为一个球状星团。但一些球状星团中的恒星，最终在银河系中散开了，我们的太阳系就是其一。因此我们附近的恒星非常少。但另一些球状星团在成型后，却一直保持相对独立性，以一个整体在银河系中运动。研究这些大质量球状星团的运动，就能帮助天文学家估测银河系的质量。这类似于，如果知道太阳系中各行星的质量和运功轨迹，就能估算太阳的质量一样。

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裸猿的故事

我们不能把整个银河系放在一个尺度上，但是天文学家已经能够利用美国宇航局的哈勃太空望远镜和欧洲航天局的望远镜，得出迄今为止对我们银河系质量最精确的测量之一。

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根据最新测量，银河系重约1.5万亿太阳质量(一个太阳质量是我们太阳的质量)。其中只有百分之几是由银河系中大约2000亿颗恒星造成的，包括位于中心的一个400万太阳质量的超大质量黑洞。大部分质量的其余部分都被锁在暗物质中，这是一种看不见的神秘物质，在整个宇宙中起到脚手架的作用，并将恒星保持在它们的星系中。

几十年前的早期研究使用了各种观测技术，为我们银河系的质量提供了5000亿到3万亿太阳质量的估计。改进后的测量值接近该范围的中间值。

与宇宙中的其他星系相比，新的质量估计使我们的星系更加强大。最轻的星系大约有10亿个太阳质量，而最重的星系有30万亿个，或者说是30000倍的质量。银河系1.5万亿太阳质量对于一个亮度相当高的星系来说是相当正常的。

天文学家利用哈勃和盖亚来测量球状星团的三维运动——孤立的球状岛屿，每个岛屿包含数十万颗恒星，每个围绕我们银河系的中心运行。

尽管我们看不见它，暗物质是宇宙中物质的主要形式，它可以通过对球状星团等可见物体的影响来衡量。星系越大，它的球状星团在重力的作用下移动得越快。大多数以前的测量都是沿着球状星团的视线进行的，所以天文学家知道球状星团接近或远离地球的速度。然而，哈勃和盖亚记录了球状星团的侧向运动，由此可以计算出更可靠的速度(以及重力加速度)。

哈勃和盖亚观测是互补的。盖亚被专门设计来创建一张银河系天文物体的精确三维地图，并跟踪它们的运动。它进行了精确的全天测量，包括许多球状星团。哈勃的视野较小，但它可以测量较暗的恒星，因此可以到达更远的星团。这项新研究将盖亚对34个球状星团的测量扩大到65000光年，哈勃对12个星团的测量扩大到130000光年，这些测量是从10年间拍摄的图像中获得的。

当盖亚和哈勃的测量结果像地图上的图钉一样被组合成锚定点时，天文学家可以估计出银河系的质量分布在离地球100万光年的地方。

军机处留级大学士

银河系到底有多重？

着是比较难驾驭的话题，因为从无论测测量恒星数量的角度去统计还是太阳系以绕行银河系公转速度去统计，总会有各种局限，因为前者有银盘面上的大量尘埃遮挡，无法准确估计车核球以及受到遮挡的银盘质量，后者则是因为太阳系在距离2.6万光年的位置，似乎精度上仍然受到极大的限制！

盖亚曾经统计出11亿颗恒星的坐标，根据这些普适到整个银河系，平均误差已经控制在极小的范围内，但这种累加的方式并不适合银河系，因为银河系除了我们看得见的恒星之外，还存在这大量我们所看不到的暗物质！既然是看不到的暗物质，那么又是如何发现的呢？

因为最早在上世纪二十年代对仙女星系的观测中发现，从星系自转的速度以及与星系质量的对比上，自转速度产生的离心力则远远大于星系所能给予引力，按理来说这些位于星系边缘的天体早就应该被甩入宇宙空间，但事实上它们运行的好好的！因此天文学家怀疑有一种看不见的物质在起着这种骨架作用！

到上世纪中期观测与测量技术提升之后，对仙女星系的自转进行了精确的测量，由此发现我们观测到的物质远远低于所看不见的物质，甚至在星系中有高达85%质量的物质我们都无法被观测到！

但这反而给天文界出了一个新思路，因为随着观测技术的进步，我们逐渐发现银河系周边有很多爱星系在围绕银心公转，因为在这个尺度上，银河系的总质量将是据丁这些天体轨道参数的关键，因此终于在2018年亚利桑那大学的天文学家用这种方法对银河系的质量做了重新计算！得出的结果太阳的9600亿倍！

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關鍵字: 多重 科学 银河

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