解放日報•上觀新聞報道：銀河系質量為太陽質量的1.2-3.0萬億倍。這是一個意外的發現，還牽扯到了一樁由來已久的“失蹤案”。
在浩瀚的銀河系有一個恆星盤，聚集了很多恆星。這個盤以外的區域，有個名字叫“暈”，暈裡大部分是百萬度高溫的熱氣體。
起初，這個暈（yùn）讓中科院上海天文臺的科學家有點暈（yūn）。
原來科學家在研究銀河系時，一般都假設銀河系的質量是太陽質量的一萬億倍，但銀河系的確切質量至今尚無定論。上海天文臺的科學家一開始也是用“太陽質量的一萬億倍”作為銀河系質量，結果用模型計算出來的熱氣體暈溫度，總是比X射線太空望遠鏡觀測到的溫度更低。
“我們後來研究發現，對暈溫度影響最大的參數就是銀河系質量，而暈本身的質量及其所含重元素的多少對此幾乎沒有影響。由此我們突然想到，是否可以通過模型計算和觀測的溫度值進行對比，來測量銀河系的質量？”郭福來研究員告訴解放日報•上觀新聞記者。
這是一個全新的銀河系測量方法，日前發表在國際天文學權威期刊《天體物理學雜誌快報》上。以往，由於銀河系中的恆星幾乎不會相互碰撞，因此人類對銀河系質量的測量，主要基於觀測到的銀河系盤或暈中恆星、星團與衛星星系的旋轉或隨機速度。銀河系質量越大，這些無碰撞天體在平衡狀態下運動得越快。到目前為止，測得的銀河系質量大約是太陽質量的一萬億倍。但不同的觀測方法給出的銀河系總質量誤差非常大，可以小到五千億倍太陽質量以下，也可以大到兩萬億倍太陽質量以上。
對銀河系質量的精確測量，還事關一件“失蹤案”。原來，天文觀測早已提供了有力證據，表明銀河系是由暗物質主導，普通物質（即元素週期表裡的物質，也稱重子）大約僅佔銀河系總質量的6%。這個比例大大低於大爆炸理論所預言的宇宙重子比例16%。還有10%的重子在哪裡？有人猜測，可能有一部分就在熱氣體暈裡……要解開銀河系失蹤重子之謎，關鍵在於精確測量銀河系的總質量。
郭福來團隊使用暈中的熱氣體作為測量銀河系質量的探針，他們研究了熱氣體暈的空間溫度與密度分佈，與銀河系中各種能量爆發過程的相互作用，並與X射線太空望遠鏡觀測的結果進行比較，最終測量到的銀河系質量為太陽質量的1.2-3.0萬億倍。
牽一髮而動全身。這一結果使得科學家們“腦洞”大開——
首先，它暗示著銀河系的大型衛星星系，例如大小麥哲倫星雲和獅子座一號矮球狀星系，正是因為銀河系的質量產生的引力而被銀河系束縛著。如果銀河系質量比一萬億倍太陽質量低，它們將不受銀河系的引力束縛。
其次，這意味著即使把熱氣體暈考慮進來，銀河系仍缺失很大比例的重子。這些缺失的重子可能存在於銀河系暈之外，或者正處於尚未被探測到的冷氣體狀態。如果銀河系質量比一萬億倍太陽質量低，那麼銀河系將沒有失蹤重子問題。
第三，現代宇宙學標準模型中的冷暗物質理論預言，銀河系的一些衛星星系應該比目前觀測到的質量更大。如果銀河系質量低於太陽質量的1萬億倍，標準模型的預言與觀測相符。現在則表明模型預言與觀測不一致，說明有可能暗物質並不是冷的，也可能我們還沒有全面正確地理解星系形成過程。
這是第一次利用熱氣體暈的溫度測量了銀河系質量。“我們工作最重要的貢獻也許是提供了一種完全獨立的新方法來測量銀河系質量。與傳統運動學方法相結合，它可以對銀河系質量做出更精確的測量。”郭福來說。
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