翻譯：毛明遠
校對：趙琨、楊伯順、王克義
封面圖片：壯麗的銀河
Credit: ESO/S. GUISARD
寬廣的銀河系，容納了千億顆恒星，太陽——我們的生命之源——只是其中之一；銀河系所處的本星系群，擁有60余個星系；從下圖不難看出，銀河系與仙女座星系當屬最大的兩個。
仙女座星系尺寸更大顯而易見，但說到質量，誰能稱霸本星系群，至今還是難解的謎團。
本星系群由銀河系和仙女座星系“主導”
Credit: ANDREW Z. COLVIN
測量一個星系的質量談何容易，如果是我們所處的銀河系，則更難上加難。假如你想知道你所處房間中每個人眼睛的顏色，那你就要走到每個人的身邊觀察并記錄，或是借助望遠鏡觀察，但你卻無法明確自己眼睛的顏色（虹膜的顏色）。
看看人們的面孔(譯者猜測這是2017年北美世紀日全食時拍攝的)
Credit: PUBLIC DOMAIN / PXHERE
想要知道自己眼睛的顏色：1、可以詢問他人；2、通過反射光，比如照照鏡子、自拍。
然而對于銀河系，我們永遠無法完成這兩個“簡單”的動作。
奧大大
Credit: PETE SOUZA / WHITE HOUSE
如何觀測和估算銀河系的質量？科學家們一直在做各種嘗試，望遠鏡越建越大，選址海拔越來越高，甚至我們把望遠鏡送到太空(但也就在地球旁邊)，巡天觀測讓我們獲取到大量銀河系恒星的信息，但這些信息依然非常有限。
來自蓋亞任務的銀河系全景圖，中間橫跨圖片的是銀河系，右下方是大小麥哲倫云
Credit: ESA/GAIA
截至目前的觀測數據表明，銀河系擁有約2000-4000億顆恒星，太陽系距離中心約2.5萬光年。
銀河系直徑10萬光年，而中心厚度約5000-6000光年，邊緣厚度2000-3000光年，可見物質(恒星、塵埃和氣體)之間會相互遮擋。
銀河系的旋臂到底是什么狀況未有定論。
遠端的超新星和超新星遺跡很難觀測。
物質圍繞銀河系中心旋轉，但準確測算這個運動并不容易。
四種不同波段的銀河系中心區域影像，從上至下分別是：亞毫米波、遠紅外、近紅外和可見光
Credit: ESO/ATLASGAL CONSORTIUM/NASA/GLIMPSE CONSORTIUM/VVV SURVEY/ESA/PLANCK/D. MINNITI/S. GUISARD ACKNOWLEDGEMENT: IGNACIO TOLEDO, MARTIN KORNMESSER
上圖可以看出波長較長的光穿透能力較強。目前，歐空局的蓋亞任務對銀河系的天體測量意義重大，它讓我們了解到很多銀河系的細節。
再來看看仙女座星系，它距離我們200萬光年，是天空中角直徑最大的星系。科學家對仙女座星系進行了大量觀測，其中最著名的要數全波段哈勃仙女座星系庫PHAT(the Panchromatic Hubble Andromeda Treasury)的觀測數據，幾乎覆蓋了一半范圍的恒星和塵埃。
PHAT影像
Credit: NASA, ESA, J. DALCANTON, B.F. WILLIAMS, L.C. JOHNSON (UNIVERSITY OF WASHINGTON), THE PHAT TEAM, AND R. GENDLER
經過對比現有觀測數據，仙女座星系的數據在以下幾個方面占優勢：
從恒星數量上，斯皮策空間望遠鏡(紅外)觀測結果表明，仙女座星系約有1萬億顆恒星，而銀河系的恒星數量不確定性很高，數量范圍是2000-4000億顆恒星。
仙女座星系的直徑還是比較容易測量的，約22萬光年，而銀河系僅有10萬光年。
仙女座星系的恒星更古老，它的恒星形成速率大約僅有銀河系的20-30%。
仙女座星系中6個壯觀的星團(其中第五張明亮的橙色恒星是前景銀河系的恒星)。這些來自PHAT的觀測結果有助于我們測算仙女座星系的恒星形成速率和它們的歷史
Credit: NASA, ESA, J. DALCANTON, B.F. WILLIAMS, L.C. JOHNSON (UNIVERSITY OF WASHINGTON), AND THE PHAT TEAM
這樣看來，仙女座星系的質量應該比銀河系大很多。但是我們忽略了一些因素：測算星系的質量通常是觀測圍繞星系中心的星系暈中的星團、恒星。對于仙女座星系來說，主要的物質分布在中心向外的百萬光年范圍內，不僅包括上述星團、恒星，還有塵埃、氣體，以及上文未提及的暗物質。因此，仙女座星系的質量仍存在很大的不確定性，約是太陽質量的8000億至1.5萬億倍。
該圖片展示了科學家估算仙女座星系質量的一種手段。仙女座星系中的氣體會吸收部分來自遠方類星體的光線，在特定波段出現吸收譜
Credit: NASA, ESA, AND A. FEILD (STSCI)
科學家借助蓋亞任務和哈勃空間望遠鏡，測量了銀河系中46個球狀星團的徑向運動(視線方向)和自行運動(垂直于視線方向)，最遠的距離我們13萬光年，這進一步提升了計算銀河系質量的準確性。
結論
通過蓋亞任務的數據測算出銀河系的質量是太陽的1.3萬億倍；結合蓋亞任務和哈勃數據(哈勃空間望遠鏡可以獲取更遠的球狀星團數據)測算出銀河系的質量是太陽的1.54萬億倍，誤差小于太陽質量的1000億倍。
圍繞銀河系中心的球狀星團分布，距離銀河系中心越近的球狀星團擁有更高的金屬豐度
Credit: WILLIAM E. HARRIS / MCMASTER U., AND LARRY MCNISH / RASC CALGARY
由此可知，仙女座星系測算質量的最大值與銀河系相仿，最小值則只有銀河系的一半。
發表于去年的一項研究成果還曾提出，銀河系比以往的估算要大的多，直徑高達17萬光年。
北斗外側的M81和M82是兩個星系，很像我們銀河系與仙女座星系。
Credit: MARKUS SCHOPFER / C.C.-BY-2.5
在很長時間內，人們都一直認為仙女座星系比銀河系更大、更重，但不斷提高的觀測技術在持續的修正這些觀點。
星系中的恒星流，引力在過去和現在所起的作用，星系的初始狀態及演化歷史，統統會影響星系質量的測量；除了已經可測的恒星和星團的速度，我們還需要測量其加速度，受限于目前的技術，后者難度巨大。銀河系和仙女座星系的質量之爭有待進一步研究解決。
原文鏈接
https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/03/14/could-the-milky-way-be-more-massive-than-andromeda/#218d20db3884
參考文章
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2018/04/aa32880-18/aa32880-18.html
責任編輯：趙琨
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工作中的蓋亞衛星(藝術效果圖)
