銀河系總質(zhì)量是天體物理的基本參數(shù)，與很多重要天體物理問題直接相關(guān)。近日，由國家天文臺王建嶺副研究員領(lǐng)銜的國際團隊，與巴黎天文臺Francois Hammer和楊雁賓博士合作，利用蓋亞衛(wèi)星最新觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合新一代動力學(xué)建模方法，推導(dǎo)了銀河系重子物質(zhì)與暗物質(zhì)的質(zhì)量分布。他們發(fā)現(xiàn)銀河系質(zhì)量在5到8千億太陽質(zhì)量之間，這表明銀河系比之前測量較輕。這一結(jié)果最近發(fā)表在國際期刊英國皇家月刊上(Wang et al.2022, MNRAS, 510, 2242)。

　　由于銀河系質(zhì)量的重要性，在過去的幾十年里，科學(xué)家一直在試圖精確測量銀河系質(zhì)量及其分布情況。但前人的研究結(jié)果受到多方面的限制。首先，由于觀測樣本數(shù)據(jù)較小導(dǎo)致了研究結(jié)果不確定性較大。其次由于缺乏高質(zhì)量的6維相空間坐標(biāo)，不得不采用簡單的假設(shè)條件推導(dǎo)銀河系質(zhì)量，這導(dǎo)致了較大的系統(tǒng)誤差。近年來大規(guī)模光譜巡天以及蓋亞衛(wèi)星釋放的最新動力學(xué)信息，提供了大量高質(zhì)量的銀河系天體數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在正是研究銀河系結(jié)構(gòu)、形成與演化的黃金時期。擺在天文學(xué)家面前的首要任務(wù)是如何利用這些高質(zhì)量數(shù)據(jù)研究銀河系的結(jié)構(gòu)以及形成。動力學(xué)建模是研究銀河系結(jié)構(gòu)的主要工具之一。

　　由國家天文臺王建嶺博士以及法國巴黎天文臺研究人員Francois Hammer 和楊雁賓組成的國際團隊，利用新一代動力學(xué)建模方法對銀河系進行動力學(xué)建模，推導(dǎo)了銀河系重子物質(zhì)以及暗物質(zhì)的質(zhì)量分布情況。他們利用蓋亞衛(wèi)星的高精度自行信息，計算了銀河系150個球狀星團的運動學(xué)信息。利用馬爾可夫鏈蒙特卡羅方法(MCMC)把盤上的旋轉(zhuǎn)曲線與球狀星團動力學(xué)信息相結(jié)合。他們采用了基于作用量分布函數(shù)方法對銀河系進行動力學(xué)建模，克服了前人大量假設(shè)條件，從而得到更為真實的球狀星團的分布函數(shù)，以及銀河系物質(zhì)分布情況。他們還采用了N-體數(shù)值模擬技術(shù)研究了首次經(jīng)過銀河系的大麥哲倫云的可能影響。以及利用真實的宇宙學(xué)流體動力學(xué)模擬數(shù)據(jù)研究了大量未能弛豫的子結(jié)構(gòu)對測量結(jié)果影響。

　　他們發(fā)現(xiàn)銀河系總質(zhì)量范圍在5到8千億太陽質(zhì)量范圍，這表明我們銀河系質(zhì)量較之前認為的要輕。這一輕質(zhì)量銀河系對眾多天體物理問題具有影響，例如銀河系的矮星系起源問題，宇宙學(xué)丟失衛(wèi)星星系問題等。

　　本項目得到了中法《天關(guān)》合作項目(IRP Tianguan)支持。