银河系的结构和质量分布情况如何？

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银河系的天体运动取决于银河系的引力场，也就是物质散布状态，恒星在银河系的运动是“较差自转”，不同银心距的恒星有着不同的转动角速度。如今观测到的银河系各种特征的散布都是客观存在的，是大约构成于一百多亿年银河系的构成和长期演化的结果。



银河系想像图

银河系星族分为了两大类，分别是盘绕在银心四周环状的年轻星族和盘绕在核球和银晕内的老一点的星族，年轻星族速度较大，弥散度小，而老一点的星族则弥散度较大，运动速度较慢，这些都是科学家经过长期的观测和研讨发现的。



nasa银河系全景图

依据科学家研讨发现，银河系整体是一个旋涡星系，其年龄大约是在一百亿年以上，而银河系的整体构造能够分为，银盘、核球以及银晕、暗晕这四个局部，而银河系总的质量大约是太阳质量的1.4*10^11倍，这其中恒星的质量占到了百分之九十，而其他的百分之十包含了气体以及尘埃等物质。


1、银盘：占银河系质量的百分之九十左右
银盘是银河系是主体，是银河系质量的百分之九十左右。银盘的所呈现出来的普通是扁平圆盘外形，而且这个外形还是轴对称或是平面对称的，银盘的直径大约是有八万光年左右，银盘中心比拟厚，而越到边缘越薄，我们所寓居的太阳系左近的银盘厚度大约只要三千三百光年左右。



银盘

2、核球：占银河系总质量的百分之五
银河系中央的椭球状的核。核球的长轴约长4~5千秒差距,厚4千秒差距。由于银河系核球与太阳系之间的大量尘埃云的消光作用，人们难以获得核球的准确图像。但根据人马座星云的距离资料，可以确定核球的边界。
核球的质量约占银河系总质量的5%,即为太阳质量的7×109倍。即使如此密集的恒星集团，在离银心10秒差距处，相邻两星的平均距离也远达10,000天文单位(太阳同最近的恒星──半人马座比邻星的距离是270,000天文单位)。银河系核球表面亮度的分布和椭圆星系表面亮度的分布相近，按与银心距离R的1/4次幂(R1/4)变化。其质光比M/L≈12，和仙女星系的核球的质光比差不多。
而该区域目前主要散布着一些年代长远的天体，位于核球中心肠区，恒星的密度十分高，而且有天文学家猜想可能在核球位置会有超级黑洞的存在，只是如今还观测不到，处于稳定时期。



河外星系PGC 65414，它有明显的盒状核球。银河系的核球也可能具有类似的形态

3、银晕：初步估计其质量为银盘质量的百分之十
银河系外围由稀疏分布的恒星和星际物质组成的球状区域叫银晕，即在银河系主体(圆盘体)外围由稀薄的星际物质和某些类型的少量恒星所组成的球状区域。大体成球状，范围很大，超过银河系扁平主体的50倍以上。
银晕中的主要成员星年龄都较老，接近于银河系本身的年龄，约100多亿年；为球状星团，贫金属亚矮星，周期长于04天的天琴座RR型变星和极高速星，合称晕星族。它们绕银心旋转，轨道呈长椭圆形。极高速星相对于太阳的速度高达每秒300千米。
对它的了解甚少，初步估计其质量为银盘质量的百分之十。其存在对银盘的稳定性有一定影响


4、暗晕：是可见恒星、气体和尘埃质量的10倍以上
而银河系除了这三局部相比照较集中的之外，还有很大很普遍的外围区域，这局部就叫做暗晕，或暗物质晕。银晕的外侧没有任何能用可见光看到的天体，因此被称为「暗晕」。
大多数的星系都镶嵌在这种暗物质晕当中，星系系统的动力学也主要由暗物质的分布主导。暗物质晕是在银河中心算起的100,000至300,000光年空间内最大的唯一结构，它也是银河系最神秘的部分。
暗晕的尺度可是要比银晕大至少十倍以上，其质量也是十分高，估计是其他局部质量总和的十倍，暗晕的成分为暗物质，这局部是不被观测到，所以暗晕是科学家依据一些观测材料停止揣测的。
不过倒是有一些候选者，如超对称粒子，轴子等。银河系95%的质量都是由暗物质组成的，除了经由重力的作用之外，它似乎与星系内的物质与能量没有任何的交互作用。银河系所有的暗物质似乎都存在于暗物质晕的位置，它是可见恒星、气体和尘埃质量的10倍以上。明亮物质的总质量大约是900亿太阳质量，暗物质晕的暗物质总质量大约是6,000亿至3兆太阳质量。



暗物质晕结构

来自达勒姆大学的科学家宣称已经发现了暗物质的踪迹，并形成了“晕”状物质，此前我们已经发现在一些星系周围存在暗物质团，但有些星系却没有类似的结构，这些信息有助于我们揭开暗物质之谜。同时，科学家也发现宇宙“晕”物质可随着宇宙的演化而变化，这可能是暗物质发展过程中的证据之一。


参考：
科学普及----中国科学院
银河系的结构分布以及其演化
百科