最新研究改写银河系质量

银河系质量是研究银河系演化的重要基本参数,是连接观测与大尺度宇宙暗物质模型的纽带。精确的银河系质量可以预计银河系周围卫星星系的真实数目,可以检测已发现的卫星星系是否真的被束缚在银河系的周围,同时可以计算银晕中有多少重子物质形成恒星。但是“不识庐山真面目,只缘身在此山中”,一直以来受观测条件的限制,银河系质量很难被精确测量。过去的研究表明银河系质量分布在0.8到2.5万亿个太阳质量之间,这些工作所采用样本数目小(50~500),且多为晕星、星团和矮星系的混合样本,因此存在很大的不确定性。

中国科学院国家天文台的薛香香与德国马普天文所的天文学家合作,首次利用斯隆数字巡天(SDSS-II)的大样本蓝水平支晕星数据精确定出银河系的质量约为1万亿个太阳质量(1012M⊙)。中德天文学家从SDSS-II的恒星数据中严格选择出的2401颗位于银晕中的蓝水平支星,这个样本是目前数量最大(2400颗)、分布范围最广(5~60 kpc)的蓝水平支星样本。蓝水平支星处在特殊的恒星演化阶段,位置能够被精确测量,长期以来就是研究银晕的理想追踪体。这个样本拥有精确的视向速度测量以及准确的三维位置,可以构建视向速度随距离的分布。中德天文学家着重于观测与理论相结合,用目前最完善可信的银河系形成模型来拟合观测样本的视向速度分布,定出了目前最准确的银河系质量,同时也对银河系形成模型进行了检验。1万亿个太阳质量的银河系意味着银晕中重子物质的40%形成了恒星。

该研究成果在2008年发表于著名国际天文学术刊物 Astrophysical Journal 第684期上,一经发表就在该研究领域引起广泛关注。2008年5月27日斯隆数字巡天报道了此项科研成果,随后中、美、德、法的科技新闻刊物也纷纷报道此项成果。

The Milky Way Slims Up

图释:天文学家利用2400颗遥远恒星的速度和位置测量了银河系的质量。这些恒星分布在遥远的银晕中。

天体丰度与星系演化团组的薛香香与德国马普天文所的天文学家合作,利用斯隆数字巡天的大样本蓝水平支晕星数据,精确定出银河系的质量约为1万亿个太阳质量,大约仅为以往测量到的银河系质量的一半。这对研究银河系中暗物质的分布以及银河系的形成和演化都有重要的意义。还意味着银河系创造恒星的效率也比以往测算值高得多。