想象一下，你一生都生活在同一个小镇，却不知道这个小镇有多大，伸展了多远。在2019年，这是不可想象的。但从天文学的角度来看，我们确实是这样的——我们不知道银河系有多大，也不知道它到底有多重。幸运的是，科学家们对此有一些想法。在一项即将发表在《天体物理学杂志》上的新研究中，科学家们报告了一个对银河系大小的新的、改进的估计：它的质量是太阳的1.5万亿倍，半径从银河系中心延伸到约129,000光年。
我们之前未能精确测定银河系的质量，这并不完全令人意外。银河系由数十亿、数十亿、数十亿颗炙热、狂暴的恒星、行星和各种大小的物体组成，散布在黑暗的真空中。而那里近90%的物质是暗物质，我们从未以任何方式直接观测到它（我们只知道它的存在，因为我们可以观测到它对我们能看到的物体产生的引力作用）。我们之前对银河系质量的估计在5000亿到3万亿太阳质量之间波动。
这种不精确性不仅仅是一个孤立的谜团。它渗透并阻碍了其他天文学家追求的工作。位于巴尔的摩的空间望远镜科学研究所的科学家、新研究的合著者S. Tony Sohn说：“由于我们生活在银河系中，所以没有比银河系更了解的星系了。这意味着，许多事情，比如我们的宇宙学模型，都是以银河系为基准进行校准的。”我们基本上使用银河系作为参考，来理解宇宙中一切事物的起源和演化，包括银河系本身。
Sohn说，在我们进行这项工作的模型中，“最重要的物理量是质量”。没有质量，我们就无法弄清楚银河系中的暗物质是如何运作的，以及它可能位于何处，也无法预测八十亿年后仙女座星系撞上我们自己的时候会发生什么。质量就是一切。
既然你不可能把银河系放在一个巨大的秤上，那你怎么测量它的质量呢？一种方法是测量银河系中其他天体的运动，并根据它们原来的位置来看它们的移动速度有多快或多慢。其理念是，银河系的质量越大，它对天体施加的引力就越大，从而使它们移动得更快。
历史上，除了一个维度之外，研究这些运动一直很困难。这时，欧洲空间局前所未有的盖亚任务就派上用场了。它的明确目的是扫描整个夜空，尽可能多地记录恒星——并提供它们的3D速度。“如果你能更好地了解3D运动，”Sohn说，“你就能得到一个更可靠的质量估计。”他和他的同事们使用了该任务的第二次数据发布来追踪银河系球状星团和其他恒星聚集体的运动。
该团队能够利用盖亚数据来描述约34个不同的球状星团，这些星团位于65,000光年以外。虽然盖亚能够以极其宽广的视野观测太空，但其深度是有限的。因此，Sohn和他的团队利用哈勃望远镜对12个其他星团进行了长达十年的观测，这些星团距离地球最远达130,000光年，从而巩固了他们的数据收集。之后，该团队将数据输入到可以确定质量的模型中， voilà——我们得到了银河系1.5万亿太阳质量的估计。
这并不是说新的估计是完美的，或者它将完全有助于回答我们更大的宇宙学问题。事实上，Sohn认为，新的数字只有30%到40%的准确性，他承认它们可能与银河系质量的真实值相差甚远。在这种理想的调查中，你能够研究直到银河系边缘的运动天体，但盖亚就是无法看到那么远。天文学家受到限制，只能从离地球较近的地方获取信息，并利用我们最好的工具将这些值外推成更远处的近似值。
尽管如此，这比以前的模型有了巨大的进步，而且知道随着更多观测的进行和我们仪器的锐化，这个值只会变得更精确，这是令人兴奋的。Sohn说，第三次盖亚数据发布应该在几年内就会出来，该团队将能够相对轻松地应用他们在此研究中使用过的相同方法，并将质量数字修正得更准确。每一次修正，我们理解宇宙的过去、现在和未来的框架都会变得更加清晰。
