IT之家 1 月 13 日消息，據(jù)國家天文臺網(wǎng)站，銀河系總質量是天體物理的基本參數(shù)，與很多重要天體物理問題直接相關。近日，由國家天文臺王建嶺副研究員領銜的國際團隊，與巴黎天文臺 Francois Hammer 和楊雁賓博士合作，利用蓋亞衛(wèi)星最新觀測數(shù)據(jù)，結合新一代動力學建模方法，推導了銀河系重子物質與暗物質的質量分布。他們發(fā)現(xiàn)銀河系質量在 5 到 8 千億太陽質量之間，這表明銀河系比之前測量較輕。這一結果最近發(fā)表在國際期刊英國皇家月刊上。
據(jù)介紹，由于銀河系質量的重要性，在過去的幾十年里，科學家一直在試圖精確測量銀河系質量及其分布情況。但前人的研究結果受到多方面的限制。首先，由于觀測樣本數(shù)據(jù)較小導致了研究結果不確定性較大。其次由于缺乏高質量的 6 維相空間坐標，不得不采用簡單的假設條件推導銀河系質量，這導致了較大的系統(tǒng)誤差。近年來大規(guī)模光譜巡天以及蓋亞衛(wèi)星釋放的最新動力學信息，提供了大量高質量的銀河系天體數(shù)據(jù)。現(xiàn)在正是研究銀河系結構、形成與演化的黃金時期。擺在天文學家面前的首要任務是如何利用這些高質量數(shù)據(jù)研究銀河系的結構以及形成。動力學建模是研究銀河系結構的主要工具之一。
由國家天文臺王建嶺博士以及法國巴黎天文臺研究人員 Francois Hammer 和楊雁賓組成的國際團隊，利用新一代動力學建模方法對銀河系進行動力學建模，推導了銀河系重子物質以及暗物質的質量分布情況。他們利用蓋亞衛(wèi)星的高精度自行信息，計算了銀河系 150 個球狀星團的運動學信息。利用馬爾可夫鏈蒙特卡羅方法（MCMC）把盤上的旋轉曲線與球狀星團動力學信息相結合。他們采用了基于作用量分布函數(shù)方法對銀河系進行動力學建模，克服了前人大量假設條件，從而得到更為真實的球狀星團的分布函數(shù)，以及銀河系物質分布情況。他們還采用了 N-體數(shù)值模擬技術研究了首次經(jīng)過銀河系的大麥哲倫云的可能影響。以及利用真實的宇宙學流體動力學模擬數(shù)據(jù)研究了大量未能弛豫的子結構對測量結果影響。
他們發(fā)現(xiàn)銀河系總質量范圍在 5 到 8 千億太陽質量范圍，這表明我們銀河系質量較之前認為的要輕。這一輕質量銀河系對眾多天體物理問題具有影響，例如銀河系的矮星系起源問題，宇宙學丟失衛(wèi)星星系問題等。
▲ 比較銀河系旋轉曲線，紅色虛線是 Wang et al.(2022) 銀河系旋轉曲線測量，黑色與粉色虛線是暗物質與重物質貢獻的旋轉曲線 | 圖源：國家天文臺網(wǎng)站
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