新测量太阳系公转速度 暗物质总量更加庞大

张璐璐

      据国外媒体报道，来自日本国家天文观测站的研究小组使用VLBI射电天体探测网（VERA）和其他先进射电望远镜精确地测量了一些天文学上的基本尺度，最新的巡天调查结果显示，太阳到银河系中心的距离为26,100光年，以及银河系自转速率在太阳系位置上的线速度为每秒240公里。这个数值高于先前所认为的每秒220公里，那么是由什么原因导致的呢？

天文学家对太阳系公转速度以及距银河系中央尺度进行精确测量

周年视差法测量天体距离的示意图

来源：腾讯科技  

张璐璐

科学家认为是在暗物质介入下，太阳系的公转速度与之前的计算值不同，较此前认为的大了百分之二十左右。然而，我们的银河系外观是什么样的、直径多大、质量是多少等信息尚未有个明确的数值，我们现在知道银河系是一个具有棒状核心的螺旋星系。最大的原因是我们无法在银河系之外对自己进行观测，毕竟我们处于银河系之中，为了能从银河系的内部观测以绘制出整个银河系的形状结构图，科学家们就需要精确地测量银河系内部每个定位星系与太阳系的距离，从而才能绘制出银河系的地图。

在这种情况下，天体三角视差法或者周年视差法通常被用于测量天体距离。三角视差法是利用地球公转轨道上直径两端以及目标天体构成的三点，通过三角函数公式进行计算，但该方法测量距离有限。因此我们不能用此方法测量距离太阳系超过1000光年远的天体，1000光年对于太阳到银河系中央距离（26,100光年）而言显得太小的。本次测量天文尺度使用到了VLBI射电天体探测网，这是一组分布在岩手县、鹿儿岛等地的20米直径射电望远镜阵列，科学家们通过甚长基线干涉技术(VLBI)来测量目标天体与太阳系的距离，并绘制出银河系的三维结构图。

多点联网的射电望远镜阵列从岩手县至冲绳县分布，四个观测站位形成的射电网相当于2300公里直径的巨型观测天线效果。VERA天文观测计划使用的四台射电望远镜观测结果将汇集到位于东京的日本国立天文台，期间发现了19个恒星形成区，同时VLBI射电天体探测网也得到了美国设备的支持，欧洲射电网络也对银河系恒星群定位进行观测。

本项研究成功地精确测量银河系的尺度结构，其中太阳系到银河系中央区域距离为26,100 光年±1,600 光年，太阳系围绕银河系中央公转的速度为240 ± 14 km/s.按照这个两个数值进行进一步的计算，科学家推出太阳系围绕银河系的公转周期为2亿年。在此之前，太阳系围绕银河系公转的速度值被认为大于220公里每秒，这是1985年国际天文学联盟认可的观测结果，但本次最新的观测发现使得对太阳系的公转速度以及银河系的质量分布进行重新定位。

一般情况下，银河系的自转速度效应可以平衡天体的引力，因此银河系的旋转与银河系的质量存在关联，由于暗物质效应的介入，使得当前太阳系公转的线速度值与此前的计算结果存在百分之二十的差距，这就意味着银河系中的暗物质比此前估计的总量更多。当前暗物质理论主要认为其是由基本粒子组成，一些实验粒子物理学家一直在进行暗物质探测实验来寻找暗物质粒子，因此本项观测对银河系暗物质总量的重新定位也将影响到当前任何一个暗物质探测实验。

对银河系天文学尺度的精确观测也是一个里程碑式的成就，即2012年是VERA天文观测计划十周年，在未来10年左右的时间内，该射电观测计划将继续对银河系内天体进行精确定位，以绘制出更加精确的银河系基本结构图。