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如何为星系称体重?

2023-01-02 3030人阅读
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称量星系听上去有点不切实际,毕竟我们又不能把星系直接扔到一个宇宙级别的天平上去过秤。但通过一些机智的观测和巧妙的计算,宇宙中星系的质量确实可以被“称量"出来。

可以使用的方法有很多,最常见的就是观测星系中恒星的轨道运动。星系质量越大,恒星绕星系中心运动的速度就快,因此测量恒星的绕转速度能帮助科学家衡量星系质量的大小。

同样,观测星系整体旋转速度也能计算出它的质量,这需要通过测量星系的红移或者蓝移来实现。随着星系的旋转,它的一侧会远离地球运动,对于地球上的观测者来说,该侧发出的电磁波会朝光谱谱线的红端偏移,即波长增加。同时,星系旋转的另一端相对其中心会朝向地球运动,因此该侧电磁波会向光谱谱线的蓝端偏移,即波长缩短。测量这些谱线偏移量的大小即可获得星系的旋转速度。

第三种方法是观测星系对附近星团的引力作用,引力越强,星系的质量就越大,我们根据这个可以推算出星系的实际质量。还有一个办法就是利用引力透镜——在我们视线方向上位于某个星系背后的遥远天体发出的光,会在透镜星系的引力作用下发生偏折。透镜星系的引力强度(即质量大小)不同,光线偏折的程度也不同。这种透镜效应最早由爱因斯坦预言,背景天体的像被拉伸成弧形,被称为爱因斯坦环。但星系产生的引力透镜效应比较少见,因此靠它来测量星系质量的机会并不多。

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