郭守敬望远镜揭秘仙女座星系：绘制最广旋转曲线，揭秘星系质量之谜

郭守敬望远镜揭秘仙女座星系：绘制最广旋转曲线，揭秘星系质量之谜

近日，我国科学家利用郭守敬望远镜（LAMOST）的光谱数据，成功绘制了迄今为止观测范围最广且精度最高的仙女座星系旋转曲线，并计算得出仙女座星系的质量约为1.14万亿倍太阳质量。这一突破性进展为我们深入理解星系的形成和演化提供了新的视角。

仙女座星系（M31）是距离银河系最近的大型漩涡星系，位于北半球秋季星空中的仙女座方向，距离地球约250万光年。它拥有约一万亿颗恒星，是本星系群中最大的成员。仙女座星系的中心有两个核心：P2被认为是真正的中心，藏有一个超大质量黑洞；而较大的P1可能是被吞噬星系的遗迹。有趣的是，该星系正以每秒140公里的速度向银河系靠近，预计37亿年后与银河系相撞并合并。

郭守敬望远镜（LAMOST）是目前世界上口径最大的大视场兼大口径光学望远镜，位于中国河北省兴隆县的国家天文台兴隆观测站。它具有大视场、多目标、高效率的特点，能够同时观测4000个天体的光谱，是进行大规模天体光谱巡天的理想工具。

在这项研究中，科学家们利用LAMOST的光谱数据，收集了仙女座星系中13679个具有视向速度测量值的天体，成功绘制出距离仙女座星系中心40.76万光年内的旋转曲线。旋转曲线是描述星系内天体绕星系中心旋转速度随距离变化的曲线，是研究星系质量分布和动力学结构的重要工具。

旋转曲线的形状可以揭示星系内部物质的分布情况。如果星系的质量主要集中在中心区域，那么旋转曲线会在远离中心时迅速下降。然而，实际观测到的旋转曲线往往在远离中心时保持相对平坦，这表明星系中存在大量暗物质，其质量分布比可见物质更为广泛。

在仙女座星系的旋转曲线中，研究团队发现其在星系盘上保持恒定值约为每秒220千米，向外逐渐减小至外晕处时约为每秒170千米。这一发现对理解星系的动力学结构和暗物质分布具有重要意义。

基于旋转曲线的数据，研究团队构建了一个包含三个成分的仙女座星系质量模型。通过精确的计算，他们得出仙女座星系的质量约为1.14万亿倍太阳质量，精度达到了5%-20%。这一结果不仅刷新了我们对仙女座星系质量的认识，还为研究星系的形成和演化提供了新的参考。

这一发现还对理解仙女座星系与银河系的关系具有重要意义。之前科学家们普遍认为仙女座星系比银河系大得多，总质量要比银河系大一倍以上。然而，最新的研究发现并非如此。去年6月份，我国科学家利用郭守敬望远镜和美国APOGEE巡天望远镜的观测数据，精确测量了银河系的旋转曲线和质量，得出银河系的质量约为太阳的8050亿倍。算下来仙女座星系的质量只比银河系大了3350亿个太阳质量，并没有大出一倍，甚至连一半都不到，只大出41.6%。

这一研究成果不仅展示了我国在天文学领域的技术实力，还为研究星系形成和演化提供了新的线索。通过精确测量仙女座星系的质量分布，科学家们可以更好地理解星系内部的物理过程，包括恒星形成、暗物质分布以及星系之间的相互作用。此外，这一发现还为预测银河系与仙女座星系未来的碰撞和合并提供了更准确的依据。

随着LAMOST等先进望远镜的持续观测，我们有望获得更精确的星系数据，进一步揭示宇宙中星系的奥秘。这些研究不仅能满足人类对宇宙的好奇心，还可能为未来的太空探索和星际旅行提供重要的科学依据。