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(wèn)題直接相關(guān)。近日，由國(guó)家天文臺(tái)王建嶺副研究員領(lǐng)銜的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，與巴黎天文臺(tái)Francois Hammer和楊雁賓博士合作，利用蓋亞衛(wèi)星最新觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合新一代動(dòng)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(yáng)質(zhì)量之間，這表明銀河系比之前測(cè)量較輕。這一結(jié)果最近發(fā)表在國(guó)際期刊英國(guó)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(guò)去的幾十年里，科學(xué)家一直在試圖精確測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(lái)大規(guī)模光譜巡天以及蓋亞衛(wèi)星釋放的最新動(dòng)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(shí)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(dòng)力學(xué)建模是研究銀河系結(jié)構(gòu)的主要工具之一。

　　由國(guó)家天文臺(tái)王建嶺博士以及法國(guó)巴黎天文臺(tái)研究人員Francois Hammer 和楊雁賓組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，利用新一代動(dòng)力學(xué)建模方法對(duì)銀河系進(jìn)行動(dòng)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(jì)算了銀河系150個(gè)球狀星團(tuán)的運(yùn)動(dòng)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(tuán)動(dòng)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(duì)銀河系進(jìn)行動(dòng)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(shí)的球狀星團(tuán)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(guò)銀河系的大麥哲倫云的可能影響。以及利用真實(shí)的宇宙學(xué)流體動(dòng)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(duì)測(cè)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(yáng)質(zhì)量范圍，這表明我們銀河系質(zhì)量較之前認(rèn)為的要輕。這一輕質(zhì)量銀河系對(duì)眾多天體物理問(wèn)題具有影響，例如銀河系的矮星系起源問(wèn)題，宇宙學(xué)丟失衛(wèi)星星系問(wèn)題等。

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