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國家天文臺研究人員揭示銀河系質(zhì)量較之前測量變輕
由于銀河系質(zhì)量的重要性,在過(guò)去的幾十年里,科學(xué)家一直在試圖精確測量銀河系質(zhì)量及其分布情況。

  銀河系總質(zhì)量是天體物理的基本參數,與很多重要天體物理問(wèn)題直接相關(guān)。近日,由國家天文臺王建嶺副研究員領(lǐng)銜的國際團隊,與巴黎天文臺Francois Hammer和楊雁賓博士合作,利用蓋亞衛星最新觀(guān)測數據,結合新一代動(dòng)力學(xué)建模方法,推導了銀河系重子物質(zhì)與暗物質(zhì)的質(zhì)量分布。他們發(fā)現銀河系質(zhì)量在5到8千億太陽(yáng)質(zhì)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(Wang et al.2022, MNRAS, 510, 2242)。

  由于銀河系質(zhì)量的重要性,在過(guò)去的幾十年里,科學(xué)家一直在試圖精確測量銀河系質(zhì)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(guān)測樣本數據較小導致了研究結果不確定性較大。其次由于缺乏高質(zhì)量的6維相空間坐標,不得不采用簡(jiǎn)單的假設條件推導銀河系質(zhì)量,這導致了較大的系統誤差。近年來(lái)大規模光譜巡天以及蓋亞衛星釋放的最新動(dòng)力學(xué)信息,提供了大量高質(zhì)量的銀河系天體數據?,F在正是研究銀河系結構、形成與演化的黃金時(shí)期。擺在天文學(xué)家面前的首要任務(wù)是如何利用這些高質(zhì)量數據研究銀河系的結構以及形成。動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)建模方法對銀河系進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模,推導了銀河系重子物質(zhì)以及暗物質(zhì)的質(zhì)量分布情況。他們利用蓋亞衛星的高精度自行信息,計算了銀河系150個(gè)球狀星團的運動(dòng)學(xué)信息。利用馬爾可夫鏈蒙特卡羅方法(MCMC)把盤(pán)上的旋轉曲線(xiàn)與球狀星團動(dòng)力學(xué)信息相結合。他們采用了基于作用量分布函數方法對銀河系進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模,克服了前人大量假設條件,從而得到更為真實(shí)的球狀星團的分布函數,以及銀河系物質(zhì)分布情況。他們還采用了N-體數值模擬技術(shù)研究了首次經(jīng)過(guò)銀河系的大麥哲倫云的可能影響。以及利用真實(shí)的宇宙學(xué)流體動(dòng)力學(xué)模擬數據研究了大量未能弛豫的子結構對測量結果影響。

  他們發(fā)現銀河系總質(zhì)量范圍在5到8千億太陽(yáng)質(zhì)量范圍,這表明我們銀河系質(zhì)量較之前認為的要輕。這一輕質(zhì)量銀河系對眾多天體物理問(wèn)題具有影響,例如銀河系的矮星系起源問(wèn)題,宇宙學(xué)丟失衛星星系問(wèn)題等。

  本項目得到了中法《天關(guān)》合作項目(IRP Tianguan)支持。

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