天聞頻道
我們所居住的銀河系有著許多疑點。此前觀測表明，銀河系由暗物質主導，而普通物質（即重子）大概僅占銀河系總質量的6%。這個比列大大高于大爆燃核合成理論所預言的宇宙重子比列（16%），而解決這個銀河系失聯重子之謎的關鍵之一，是精確檢測銀河系的總質量。
12月17日，據媒體報導，由中國科大學北京天文臺研究員郭福來領導的研究團隊，提出了一種檢測銀河系總質量的新方式。科研人員首次借助銀河系周圍星體周介質（指星體盤之外、星系暈中位力直徑以內的介質）中的熱二氧化碳體溫檢測了銀河系總質量。相關研究結果發表在《天體化學學刊物快報》上。
往年人類對銀河系質量的檢測，主要基于觀測到的銀河系盤或暈中星體、星團與衛星星體的旋轉或隨機速率。銀河系質量越大，這種無碰撞天體在平衡狀態下運動得越快。到目前為止，測得的銀河系質量大概是太陽質量的一萬億倍。而且，不同的觀測方式給出的銀河系總質量偏差一直十分大，可以小到五千億倍太陽質量以下，也可以大到兩萬億倍太陽質量以上。
郭福來團隊提出了一種全新的檢測方式，她們把銀河系暈中的熱二氧化碳作為檢測銀河系質量的探針。自1950年以來，天文學家發覺了許多不同的觀測證據，表明銀河系周圍存在著大量彌散的百萬度低溫熱二氧化碳，可能延展到數十萬光年之遠。這個熱二氧化碳暈的總質量尚不確定，但可能占銀河系失聯重子的很大一部份。
近幾年天體物理學雜志 銀河系智能文明數量，該團隊詳盡研究了銀河系熱二氧化碳暈的空間濕度、密度分布與觀測特點，以及與銀河系中各類能量爆發過程的互相作用。
依據該研究，銀河系熱二氧化碳暈漸趨穩定狀態后的氣溫分布受銀河系總質量的影響最敏感，而熱二氧化碳暈總質量及其所含重元素產率對其幾乎沒有影響。銀河系質量越高，熱二氧化碳暈的濕度就越高。
銀河系中的星體幾乎不互相碰撞，而熱二氧化碳暈中的等離子體粒子之間會互相碰撞。在這一新方式中，熱二氧化碳氣溫代替了無碰撞天體的速率，成為檢測銀河系質量的關鍵化學量。借助X射線太空望遠鏡觀測到的銀河系熱二氧化碳暈體溫，該方式檢測到的銀河系總質量為太陽質量的1.2—3萬億倍。
新方式檢測的銀河系質量在太陽質量的一萬億倍以上，這個值具有深遠的重要意義。
首先，它暗示著銀河系的小型衛星星體，比如大小麥哲倫星云和獅子座一號矮球形星體，都被銀河系禁錮著。由于假如銀河系質量比一萬億倍太陽質量低，它們將不受銀河系的引力禁錮。
其次，這意味著即便把熱二氧化碳暈考慮進來，銀河系仍缺位很大比列的重子。這種缺位的重子可能存在于銀河系暈之外，或則正處于仍未被偵測到的冷氨氣狀態。假如銀河系質量比一萬億倍太陽質量低，這么銀河系將沒有失聯重子問題。
最后，它暗示著宇宙學中所謂的“大而不能失敗”問題依舊嚴峻，可能挑戰現代宇宙學標準模型中的冷暗物質理論。
“大而不能失敗”問題，指在宇宙學模型中，銀河系中應當存在一些比目前觀測到的衛星星體質量更大、且內區物質密度更高的衛星星體。理論上，應當沒有哪些機制會造成我們看不到這種質量比較大的衛星星體，但目前人類還未觀測到過大質量的衛星星體，理論預期與觀測實際相矛盾，形成了宇宙學中的“大而不能失敗”問題。假如銀河系質量高于太陽質量的1萬億倍，標準模型的預言將與觀測相符，“大而不能失敗”問題也就消失。
“此次研究最重要的貢獻，其實是它提供了一種完全獨立的方式來檢測銀河系總質量。與傳統的運動學方式相結合天體物理學雜志 銀河系智能文明數量，它可以對銀河系質量作出更精確的檢測。”郭福來總結道。
（據中國科大學北京天文臺官網）
