“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”。这样脍炙人口的诗句，相信每个人都能朗朗上口，有关银河的故事，更是在人们成长的过程中发挥着重要的启蒙作用，让我们在遥望这璀璨的星河时，多了许多遐想。

 地球是太阳的一个行星，太阳系又是银河系的一个小星系，天文学家们在探测地球、月亮、太阳的同时，也相对银河系有更多的了解，这是认识宇宙的必备环节。这其中，估算银河系的总质量，就是科学家们一直想破解的难题之一。

 之所以难，有几个方面的原因：一是银河系太过浩大，我们现在尚不能对它进行全面的观测。这就好像一个人，居住在某一个地方，没有交通工具，也不能借助互联网，但想要了解整个国家、甚至整个地球的状况一样。二是大多数星系的质量是看不见的，我们知道，宇宙中大多数物质是暗物质，占近90％的比例。我们知道它的存在，但它却不能被检测。暗物质不吸收或反射任何光，现有科学无法确定它的属性。所以，尽管天文学家进行了数十年的尝试，但依然未能准确估计银河系的总质量，只能给出大致的范围：太阳质量的7000亿倍到2万亿倍之间。

 为了较为准确地得到银河系的质量，天文学家们想了很多办法：

 一是通过分析某些天体的轨道来进行间接测量。这种方法基于牛顿在300多年前推导出来的引力方程，即较小物体围绕较大物体的速度和距离与较大物体的质量有关。2017年发表于《天文物理期刊》中的一篇论文就介绍了这种测量方法：分析数十万光年以外围绕银河的卫星星系，就像观察围绕恒星运转的行星一样。不过，困难的是，这些卫星星系的轨道长达数十亿光年，在短短的几年时间里，甚至在一个人生命的长度上来观测，这些星系看起来几乎都没有移动，很难确定它们的轨道速度。

 另一种方法是借助超级计算机进行虚拟运算。在2018年6月发表于《天文物理期刊》的一篇论文中，帕特尔和她的同事公布了他们用超级计算机对虚拟宇宙的模拟结果。在模拟的卫星星系中，有大约9000个星系被用来与9个真实的银河系卫星星系进行数据对比。该研究团队挑出了那些轨道特征最接近真实卫星星系的模拟星系，分析了它们所围绕运行的星系质量。分析结果使研究人员对银河系真实质量有了很好的估计——太阳质量的9600亿倍。帕特尔指出，她的结果在此前的大多数估计值中刚好处于中间位置，但仍然有更高精度的改进空间。

 不久前，欧洲空间局（ESA）的盖亚任务卫星对30个暗淡的矮星系的轨道特征进行了非常准确的测量，而这些矮星系都围绕银河系运行。盖亚卫星自2014年开始执行任务以来，一直在绘制银河系天体的3D地图，并跟踪它们的运动。这些天体包括球状星团，它们是由围绕银河系中心运行的成千上万颗恒星组成的球体。最近，天文学家综合了美国国家航空航天局（NASA）哈勃太空望远镜和欧洲空间局盖亚任务卫星对球状星团（在轨道上围绕星系核心运行，很像卫星的恒星集团）的观测结果，发现银河系的质量约为太阳质量的1.5万亿倍。这一数字可能是迄今为止最准确的估计值之一，即将发表在近期的《天体物理期刊》上。

 盖亚卫星可以看到所有的天空，相比之下哈勃太空望远镜的视野更小，但是哈勃太空望远镜的优点是可以测量较暗的恒星和遥远的星团。盖亚和哈勃的观测相得益彰，对彼此观测的结果进行了完美的相互补充，进而创造了一个完整的星系视图。它们可以一起捕捉到星团的横向运动，这意味着重力加速度。由于巨大的引力作用，大质量星系拥有更快移动的星系团。结合测量数据，天文学家们可以估算出距离地球100万光年的星系的质量。

 太阳的质量是地球质量的33万倍。1个太阳质量大约是1.9891×10³⁰ 千克，太阳的质量占整个太阳系的99.8%。银河系质量等于1.5万亿个太阳质量，那是一个什么样的概念呢？你自己算算看吧！