宇宙与科学 科学思维要由简入繁，看似简单实则复杂，星系和宇宙质量如何测算( 三 )
太空望远镜可以直接观测的物质更好推测质量 ， 未来随着多个广域太空望远镜任务的展开 ， 银河系中星球的数字会越来越精确 ， 但是暗物质与暗能量一直是令天文学家头痛的问题 。 什么是暗物质？我们真的不知道 ， 天文学家目前只能假设它可能是成堆不可探测的奇特的理论粒子 。 暗物质与暗能量不仅在所有宇宙星系的质量中占比极高 ， 就连可观测宇宙中的约96%也是暗物质与暗能量组成的 。
了解我们星系的质量 ， 在天文学中是很重要的 ， 由于不知道银河系的质量 ， 很难计算它是如何与附近的星系 ， 比如仙女座星系相互作用的 。 了解银河系的质量也有助于我们更好地理解它是如何演化的 ， 让我们对其他星系是如何形成的有更多的了解 。 未来 ， 天文学家希望更准确地了解银河系的质量 ， 以便将其置于宇宙学理论背景框架之下 ， 并将其与早期宇宙中的星系模拟数据进行比较 ， 银河系的精确质量对许多宇宙学问题来说都是关键部分 。
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不识庐山真面目 ， 只缘身在此山中 ， 我们晚上看到的所有星星都在红色圈之内
现在 ， 天文学家已经掌握了利用遥远星系旋转的速度来估算其质量的技术 ， 但是测量银河系的质量要困难得多 ， 因为我们身处银河系内部 ， 无法了解其大局 。 举一个例子 ， 就是你想知道你的房子有多大 ， 但是你却不能离开你的衣柜 ， 你只能在衣柜里面推断整个 ， 大的不得了的房子的面积 ， 这极其困难 。
另外仅仅通过观察一个星系是不可能“称”出它的重量的 ， 更不用说观察者恰好在它的内部 ， 不过星系越大质量越高 ， 它的内部星团在重力的作用下移动得越快 。 所以从今年1月开始 ， 天文学家准备观察围绕银河系中心运行的157个球状星团 ， 或者说是非常密集的恒星群 ， 来计算银河系的速度 。
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Abell2744星系的星团
天文学家们已经观察了34个遥远的星团 ， 准备在22个月内利用欧洲宇航局的盖亚天体测量卫星估测这些星团质量 ， 它们大多距离地球6500到70000光年 。 天文学家还研究了哈勃望远镜观测到的另外12个星团 ， 大约13万光年远 。 随着观察结果的不断更新 ， 这些星系团的运动给了天文学家足够的数据来估测整个星系的旋转速度 ， 他们可以用这些数据来计算星系的质量 。
给宇宙“称重”星球 ， 组成了星系 ， 星系与超巨大结构 ， 而这所有包括宇宙空洞结构组成了宇宙 ， 关于星系的质量 ， 天文学家们还能有一个区间数值 ， 有一个内部参考物 ， 但是宇宙的质量从科学角度来讲 ， 我们无法得知 。 因为不仅需要计算所有星球和星系的质量 ， 还需要计算星际空间中的暗物质暗能量 ， 尘埃云甚至中性氢的质量 。 天文学家探寻宇宙质量的数值已有一个多世纪 ， 现在他们仍在寻找更精确的方法 。
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2015年2月 ， 普朗克宇宙探测器研究小组发布了数据 ， 将宇宙密度能量值精确为4.9％普通物质 ， 25.9％暗物质和69.1％暗能量 ， 在剩余的重子物质中 ， 只有十分之一是致密的
测量宇宙质量是了解其历史和演变的重要参数 ， 暗能量驱使宇宙膨胀的同时 ， 重子可见物质会试图阻止宇宙膨胀 ， 这种抵消的力共同组成了宇宙中物质和能量的平均密度 ， 称为宇宙密度参数 ， 此参数对于宇宙学标准模型至关重要 ， 而测量此参数的一种方法是查看宇宙微波背景CMB 。 大爆炸产生的辉光的温度变化很小 ， 这些变化的数值可以告诉我们宇宙膨胀的速度 ， 反过来这会让我们知道了宇宙物质的密度 ， 进而推断可观测宇宙的质量 。
衡量宇宙质量的另一种方法是观察遥远星系的光线如何被星系偏转 ， 也就是引力透镜效应 ， 这是一种粗略的估算方法 。 天文学家在进行引力透镜观察时会先对单个星系进行比较 ， 之后天文学家会进行统计比较 。 由于我们知道宇宙中大多数星系的形状 ， 因此可以将其与我们看到的透镜形状进行比较 ， 以统计出星系与地球之间存在多少个透镜效应 ， 这就是天文学家们一个名为“千度调查”的计划 。
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