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在无月的夜晚，如果你发现自己身处一片荒野，抬头仰望星空，你会看到一幅壮观景象：银河系。不，不是那种糖果，而是我们所在的星系。互联网上的一些信息，甚至包括NASA的几篇网页，都声称银河系的直径高达10万光年。但NASA的说法……我不想说它们是错误的，但它们并不准确。因为如果你询问那些正在研究银河系偏远恒星的天文学家，你会发现我们其实并不知情。
随着科技的进步，我们正逐步接近答案。与其他星系相比，研究银河系相当困难，因为我们身处其中，无法获得鸟瞰视角，这是我们在研究其他星系时所采用的方法。
我们的太阳系位于银河系的“郊区”，因此，尝试找到银河系一端的边缘，将需要穿越比另一端更多的物质。尽管困难重重，科学家们还是在过去几个世纪里，努力绘制出我们这个小岛在宇宙中漂浮的地图。
在报告银河系大小之前，科学家们必须先定义其边缘在哪里。因为就像地球大气层在飞向太空时逐渐消失一样，银河系在飞向星际空间时也会逐渐消散。两者都没有明确的终点。因此，科学家们只能选定一个标准。
例如，2020年发表的一篇论文试图根据与邻近星系的引力相互作用来寻找银河系的边缘，得出的总直径为190万光年，误差约为40万光年。但大多数情况下，天文学家是基于物质密度低于一个特定值（但仍然有些武断）的地方来定义银河系的边缘。
如果你观察一个星系，并且其内部物质密度至少是视场中其他地方物质密度的200倍，那么你被认为是“在”这个星系中。如果密度低于这个值，则被认为是“在”星系之外。从星系中心到这个边界的距离被称为“维里半径”。
将维里半径乘以2，就可以大致得出星系的宽度。但定义一个星系的维里半径是一回事，找到它则是另一回事。以那篇估计我们银河系宽度在150万至230万光年之间的论文为例，它提出在那些遥远的星系边缘存在恒星，但这些都是基于计算机模型。
实际上，我们已知距离银河系中心超过80,000光年的恒星数量有限。因为恒星距离越远，看起来越暗，移动也越细微。我们需要更精细的设备来计算可靠的距离。目前，我们能够对距离银河中心80,000至100,000光年的恒星进行可靠测量。
但问题是，即使银河系的可见部分仅延伸200,000光年，我们已经知道银河系比这大得多。因为我们的银河系还充满了看不见的暗物质。实际上，暗物质的质量超过了普通物质。暗物质并不能像普通物质那样凝结成漂亮的螺旋形状，而是以一个巨大的球形晕圈存在。因此，当天文学家谈论一个星系的维里半径时，他们实际上是在谈论这个晕圈的半径。
但由于这个暗物质晕圈是看不见的，天文学家无法直接测量其大小。因此，他们利用暗物质对可见恒星产生的引力效应来计算晕圈的质量。这需要知道恒星距离银河中心的准确距离以及它在银河系中运行的速度。
如果你只考虑我们看得见的物质，并绘制出一群恒星的距离和轨道速度，你应该会看到，随着距离的增加，速度会上升一段时间，然后下降。但过去半个世纪的天文学家知道，实际情况并非如此。在速度应该下降的地方，它们实际上保持相对稳定。
恒星移动得太快，这意味着存在比我们用望远镜所能看到的更多的质量。因此，有了暗物质的假设。通过追踪银河系中的一小部分恒星，天文学家估计这个晕圈的质量高达我们太阳的2.5万亿倍，但可能更接近1万亿倍。
与所有可见物质的总质量（估计为60亿倍太阳质量）相比，这个数字相当大。但问题是，根据多篇使用最新数据的论文，这个数字是错误的，而且误差很大。这些论文都使用了来自盖亚空间望远镜的最新更新。
盖亚望远镜的任务是盯着整个天空，以超高精度追踪恒星的运动，以便天文学家可以确定它们的距离。在2022年的这次更新中，天文学家能够观察到距离银河中心大约98,000光年的恒星，数据精度是前一次更新的两倍。
基本上，他们能够得到更可靠的偏远恒星轨道速度。当他们绘制这些速度时，他们注意到有一个不应该出现的下降。至少，如果暗物质晕圈的质量像他们想象的那样大，那么这个下降是不应该出现的。
如果暗物质晕圈的质量只有2000亿个太阳质量，那么维里半径仅略小于40万光年，使得银河系的宽度大约为80万光年。这比过去几十年你可能一直在脑海中想象的10万
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