銀河繫到底有多重？天文學家腦洞大開，用遊戲找到答案

逃離你居住的城市，在任何一個沒有燈光的地方，仰頭向上看，你會看到夜空中最偉大的奇蹟之一——由閃光恆星帶構成的銀河系。

銀河系廣闊、美麗、神秘異常，通常來說，面對銀河系，人類總是會產生匪夷所思的問題。

只緣身在此山中

古人用「其大無外」來形容無法想像的「大」，但這個詞很抽象，不夠具體，我們想要獲得關於銀河系的確切的知識，不能訴諸語言的想像，只能求助於科學。

由於銀河系太大了，人類所掌握的科學有時候也無能為力，在進行了數十年的嘗試後，天文學家仍然沒有確定我們星系的重量，只能估計銀河系的質量在太陽質量的7000億到2萬億倍之間。

給整個星系稱「體重」，特別是在你生活在其中時候並非易事。這就像試圖對中國人口進行人口普查，但是你無法使用互聯網，也無法離開你居住的城市。同樣的道理，沒有人能夠在地球上算出宇宙尺度上的銀河系質量。

除了「只緣身在此山中」的客觀限制，我們搞不清銀河系質量的另一個問題是：大多數星系內的物質是看不見的。那些暗物質佔據了銀河系85%的質量，它們不會發出任何光線，十分神秘。因為有暗物質，計算銀河系的質量成為了一項無處下手的任務。

宇宙的構成

為了繞過暗物質，研究人員通常會研究某些天體的軌道，這種方法基於艾薩克·牛頓300多年前推導出的重力方程，它告訴我們：較小的物體圍繞較大物體旋轉的速度和距離與較大物體的質量有關。

2017年，在《天體物理學雜誌》上發表的一篇文章說，通過觀察數十萬光年遠的銀河系的衛星星系，可以計算銀河系的質量。

衛星星系受到銀河系影響，圍繞銀河系旋轉，原理跟行星圍繞恆星運行一樣。但這項研究有一個問題：衛星星系的軌道長達數十億年，這意味著在短短的幾年觀察之後，它們幾乎沒有改變位置，地球上的研究人員根本沒法確定它們的軌道速度。

由於真實世界的尺度限制，人類觀察宏觀現象總是力不從心，於是科學家將工作轉入了虛擬領域。

玩個遊戲吧

2018年，在《天體物理學雜誌》上發表的一篇文章表示，可以嘗試用一種模擬方法來衡量星系。科學家利用超級計算機建造了一個小型虛擬宇宙，它可以重現宇宙的許多方面，包括圍繞大星系的眾多小衛星星系。這就像玩一個叫「宇宙」的遊戲，通過玩耍獲得想要的知識。

計算機生成了大約9萬個複雜的星系系統，從中挑選出了與銀河系情況最相近的一個模型，通過觀察這個數字星系來模擬真實宇宙的質量。經過簡單計算，科學家估計銀河系的真實質量為太陽質量的9600億倍。

蓋亞衛星

對於這個近似結果，科學家仍然不夠滿意。最近，美國宇航局的哈勃太空望遠鏡和歐洲航天局的蓋亞衛星合作，一起對繞銀河系旋轉的球狀星團進行了觀測，最終確認銀河系的質量約為太陽的1.5萬億倍。這個數字可能是有史以來最準確的計算結果。

成長的煩惱

有人對科學家迫切地想知道銀河系的質量感到不解，其實，了解星系的質量就是建立一個常數，將有助於天文學家做很多事情。

首先，天文學家能夠更好地計算衛星星系的軌道，因為它們取決於銀河系的質量。到目前為止，望遠鏡已經發現大約50個星系圍繞著銀河系，由於我們並不確切知道銀河系的質量，科學家們不確定他們應該找到多少衛星星系。

最後，銀河系的真實質量將幫助研究人員了解暗物質與常規物質的比例，從而更快地了解我們居住的宇宙。

實話實說，人類對宇宙的認識，就跟一隻猩猩對汽車的了解差不多，雖然現狀是令人失望的，但如果我們不想自欺欺人，不想一輩子呆在地球上，那麼了解暗物質將會是一項里程碑，讓人類獲得進一步弄清楚宇宙原理的資格。

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