银河系科普：它的大小与质量

我们的银河系是一个棒旋星系，直径在150000到200000光年之间，但如果考虑到暗物质，这个数字可能会大得多。太阳系位于距银河中心26490（±100）光年的圆盘内，位于猎户座臂的内边缘，是一种包含浓密气体和尘埃的螺旋形臂结构上。

银河系的大小与质量

银河系是本星系群中的第二大星系，其恒星盘面直径约为100000光年，平均厚度约为1000光年。为了比较银河系的相对物理尺度，如果太阳系到海王星的距离是25美分硬币（24.3毫米），那么银河系的大小大约与美国本土差不多。环绕银河系的环状恒星长丝可能属于银河系本身，在相对平坦的银河平面上方和下方涟漪。如果是这样，那就意味着银河系的直径大约为150000到180000光年。

根据所使用的方法和数据，银河系质量的估计值会有所不同。 在估计范围的最低处，银河系的质量为5.8×10的11次方个太阳质量（M☉），略低于仙女座星系的质量。2009年使用超长基线阵列的测量发现，银河系外缘恒星的速度高达254公里/秒（570000英里/小时）。由于轨道速度取决于轨道半径内的总质量，这表明银河系的质量更大，大致相当于仙女座星系在其中心的160000光年范围内的质量，其质量为7×10的11次方个太阳质量M☉。2010年，测量晕星的径向速度，发现80000秒差距内的质量为7×10的11次方个太阳质量M☉。根据2014年发表的一项研究，整个银河系的质量估计为8.5×10的11次方个太阳质量M☉，约为仙女座星系质量的一半。

在帕瑞纳天文台的夜空中观赏到的 银河系的核心 （激光为望远镜创造出一颗导引星，图：ESO/Y. Beletsky

银河系的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。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。银河系的数学模型表明暗物质的质量为1-1.5×10的12次方个太阳质量。最近的研究表明，质量范围大到4.5×10的12次方个太阳质量M☉，小到8×10的11次方个太阳质量M☉。

银河系中所有恒星的总质量估计在4.6×10的10次方个太阳质量M☉到6.43×10的10次方个太阳质量M☉之间。除了恒星，还有星际气体，包括90%的氢和10%的氦，其中三分之二的氢是以原子形式存在的，其余三分之一是分子氢。这种气体的质量相当于星系恒星总质量的10％到15％。 星际尘埃占气体总质量的1％。

螺旋星系NGC 6744（此处显示）被认为与我们的银河系相似.图：Dan Goldman

银河系可能比我们想象的要大得多

新的研究表明我们的银河直径大约为200000光年的距离。

银河系很大，这并不是什么秘密了，但新的研究表明它可能比我们想象的要大得多。

这项研究发表在2018年5月7日的《天文学和天体物理学》杂志上，表明我们的棒旋星系巨大的恒星旋转盘直径至少约为170000光年，可能长达20万光年。

很难理解它到底有多远。如果你利用一个手电筒将一束光线从银河系的最边缘开始传播，那么需要200000年的时间才能抵达另一个边缘。如果你能够以平均每小时60英里的速度行驶，则需要超过2万亿年的时间。 这大约是宇宙年龄的150倍，估计大约为138亿年。

多年来，天文学家认为银河系的光盘直径约为10万光年。 然后在2015年，研究人员表明150000光年的直径距离才更接近于这个标记。

为了得到新的数字，加那利群岛天体物理研究所和北京国家天文台的研究人员转向了一对恒星图谱，并研究了银河系平面最外层几千颗恒星的化学组成。通过对圆盘中心延伸。研究人员利用统计分析确定这些遥远的恒星在化学上与银河盘中的恒星相似，因此应该被认为是其中的一部分。

这项研究还给出了太阳在银河系中的新位置。以前，人们认为太阳在银河系半径的一半左右绕着我们银河系的中心公转。 但是现在我们知道有些恒星距离星系中心的距离可能是该距离的四倍以上 – 所以虽然太阳没有做出任何令人惊讶的轨道，但它比我们想象的更靠近银河系的中心。

有一点没有改变的是银河系中的恒星数量。 虽然我们增加了星系恒星盘的大小，但恒星的数量和星系的总质量并没有受到显着影响，因为最外面的圆盘……的恒星密度非常低。天文学家认为银河系包含大约2000亿颗恒星。

有色区域是先前已知的银河盘。 新的研究已将其极限扩展到更远：在虚线/虚线圆圈外的区域中存在盘状恒星的可能性分别为99.7％或95.4％。 黄点是太阳的位置。背景银河系图片来源于“通往银河系的路线图”。.图：R. Hurt / SSC-Caltech, NASA/JPL-Caltech