誰泄露了銀河系“舞者”的體重？|世界快播報

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在一個靜謐的夜晚，我躺在山頂的草地上，滿目盡是橫亙整個天空的璀璨銀河，我看得如癡如醉，漸漸有些睡眼迷離。隨后，我仿佛看到銀河化作了一個不停旋轉的美麗姑娘，銀盤變作了姑娘身上的長裙，繁星成了一個個耀眼的珠子點綴在長裙之上。這些珠子隨著姑娘不停地轉動，神奇的是珠子未通過任何絲線系著，卻不會從姑娘的裙擺上掉落，也許它們也被這美麗的姑娘的魅力所深深吸引，不舍離去？

我唐突地上前問道：“姑娘芳齡幾許，體重幾何？”姑娘并未惱怒，只是微微朝我笑了笑，也并未回答我，自顧自地繼續跳著舞。就像這世上大多數的姑娘一樣，她們的心思讓傾慕者們猜不透，但更令人著迷。

我癡迷地欣賞著姑娘的舞姿，不自覺地將注意力放到了長裙的珠子上，思索著轉動的珠子為什么不掉落。原來，根據萬有引力定律，銀河系舞者的體重（質量）提供了引力，引力就像看不見的絲線，使得這些珠子（星體）被緊緊地束縛住。質量的集中程度和距離的遠近也決定了某處旋轉速度的大小，隨著距離增加，轉動速度會下降。銀河系舞者裙擺上距離中心不同位置的珠子，它們的轉動速度隨著距離的變化勾勒出了一條速度曲線，我們稱作旋轉速度曲線。旋轉速度曲線能反映銀河系各個成分，即包括核球、銀盤、銀暈在內的物質分布。所以，當我們知道了銀河系的旋轉曲線，也就知道她的體重了。

我們團隊也是這名美麗舞者眾多的傾慕者之一，但精確測量銀河系的旋轉曲線并不是一件輕松的事情，我們需要知道銀河系中心不同距離處星體的精確距離、視向速度和自行（星體切向運動角速度）。而要獲取這些信息，則需要借助于大型的“神兵利器”，如郭守敬望遠鏡（LAMOST）、美國APOGEE巡天和歐空局Gaia衛星。我們從眾多的珠子中選取明亮的亮紅巨星用于研究銀河系的旋轉曲線，由于它們足夠亮，能幫助我們測得更遙遠處的旋轉曲線，并且它們的距離可以從光譜數據中得到。我們從LAMOST和APOGEE光譜巡天中獲取了銀河系中25萬余顆亮紅巨星的光譜數據，光譜數據提供了精確的恒星大氣參數、視向速度等參數信息。我們基于Gaia衛星數據釋放的三角視差，以采用貝葉斯方法估計出的距離信息作為訓練樣本，利用機器學習方法從光譜數據中得到了這25萬余顆亮紅巨星精確的分光距離，估算的距離精度優于10%—15%。

基于亮紅巨星大樣本，我們從中遴選出大約54000顆具有視向速度、自行（源自Gaia衛星數據）和分光距離信息的銀河系薄盤恒星，利用金斯模型構建了距離銀河系中心1.6萬光年至8.1萬光年范圍內、迄今為止最精確的銀河系旋轉曲線，精度高達每秒1千米到3千米。我們進一步構建了銀河系的質量模型，包括核球、銀盤、銀暈這三個成分的質量，算出了銀河系舞者的質量約為8050億倍太陽質量。

噓！不要說她胖哦，那樣她會很生氣的。

在歲月的長河里，美麗的舞者優雅地跳了上百億年的舞。而我們人類躺在她的臂彎里（我們的太陽系位于銀河系的獵戶座旋臂）只欣賞了她幾百萬年的舞姿。宇宙廣袤無邊，相信我們并不是唯一的觀眾。在三四十億年后，她將會和另一名美麗的舞者——仙女座星系相遇，進行一場驚心動魄的雙人舞。

（作者系中國科學院大學銀河系研究團組成員，第一作者、第二作者為團組研究生，第三作者系中國科學院大學副教授）

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