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加利福尼亞州長灘——天文學作為一門科學，令人不安的方面之一是天文學家們不斷爭論那些你本以為他們早就解決的測量結果。最近一個很好的例子是我們銀河系的質量。估計值不斷來回波動，並且我們的星系和仙女座星系作為本星系群的阿爾法星系定期互換位置。在美國天文學會會議American Astronomical Society's conference上宣佈的一項新研究表明，天文學家可能終於開始趨於達成共識——並且，與通常將人類降級到宇宙偏遠地區的趨勢相反，我們的銀河系最終看起來更大。（我的同事史蒂夫·米爾斯基也在今天的播客中描述了這項研究。）
為了稱量銀河系的重量，哈佛-史密森天體物理學中心的馬克·裡德和他的同事們追蹤了銀河系中散佈在12個恆星形成區域的明亮氣體雲的運動。他們使用甚長基線陣列觀測了這些雲，這是一個從夏威夷延伸到聖克羅伊的射電望遠鏡網路，它們協同工作，就像一個行星大小的望遠鏡。該網路非常敏銳，可以看到銀河系另一側的雲在天空中緩緩移動。該團隊將這些觀測結果與多普勒效應的測量結果相結合，推匯出雲的完整三維軌道速度：254 +/- 16 公里/秒。
正如其他研究也表明的那樣，速度不隨距銀河系中心的距離而變化。這與太陽系等星系中的軌道速度不同，後者會隨著距太陽的距離而下降。星系速度的近乎恆定是星系受某種看不見的暗物質支配的證據之一。
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這個速度比教科書上的值220 公里/秒快 15%。根據牛頓物理學，軌道內部的質量與軌道速度的平方成正比。此外，星系的整體大小（由其密度降至某個參考值的位置定義）與軌道速度成正比。因此，速度增加 15% 相當於星系總質量增加 50%，相當於增加了大約一萬億個太陽。這項研究沒有修改對星系中恆星數量的估計，因此增加的質量都是暗物質，這可能表明我們的星系和仙女座星系被賦予了不同數量的這種物質，無論它是什麼。
儘管 50% 的變化聽起來相當大，但這種測量很難進行，天文學家認為任何在 10 倍範圍內的結果對於政府工作來說都足夠接近了。對看似基本的數字如此不確定的另一方面是，簡單的觀測仍然有能力推翻我們對宇宙的看法。
圖片來源： Robert Hurt, IPAC; Mark Reid, CfA, NRAO/AUI/NSF