根据欧洲航天局盖亚航天器的测量和预测,这张图片显示了未来 40 万年内位于太阳系 326 光年范围内的 40,000 颗恒星的路径。(图一)
一个数据宝库将回答有关我们银河系的一些重大问题。
这些数据由欧洲航天局的盖亚任务汇编而成,包含关于天空中超过 10 亿个最亮物体的前所未有的大量信息。天文学家希望将于 6 月 13 日发布的新数据有助于解开有关银河系及其中恒星的诞生和生命的一些重大谜团。
盖亚任务于 2013 年启动,以绘制近 20 亿颗恒星的精确位置、距离和速度绘制最详细的银河系地图而闻名。即将推出的数据集将增加一个新维度:它将揭示数千万颗恒星的化学成分,让天文学家能够回答重要问题。
围绕拉格朗日点2(离另一个开创性任务詹姆斯韦伯太空望远镜不远),盖亚大约每两个月扫描一次整个天空。望远镜看到的 20 亿个天体仅占银河系恒星总数的 1% 左右。但是在复杂的计算机算法和大量科学知识的帮助下,天文学家可以推断这些测量结果来了解整个银河系。
1.星星从哪里来?
通过测量大量恒星的精确位置、距离和速度,盖亚所做的不仅仅是绘制今天的银河系图。因为宇宙中的物体遵循物理规则,天文学家可以模拟这些恒星过去的轨迹,基本上可以播放银河系的电影来回数百万甚至数十亿年。但这已经可以通过之前发布的数据来实现。有了新的数据集,天文学家将能够寻找更多。
盖亚任务团队将首次发布他们所谓的十亿颗恒星的“天体物理参数”。这些参数源自盖亚测量的恒星光谱(本质上是这些恒星如何吸收光的指纹),揭示了每颗被测恒星的化学成分、质量、年龄、温度和亮度的信息。盖亚项目科学家 Jos de Bruijne 告诉 Space.com,这是一件大事。
“你会真正了解明星,”德布鲁因说。“他们基本上会告诉你他们是谁。这就像有一个由 5 亿人组成的匿名群体,现在你可以了解他们中的每一个人——他们的名字、年龄、来自哪里。”
De Bruijne 说,对于其中 3000 万颗恒星,盖亚测量了恒星大气的化学成分,这与这些恒星在数十亿年前诞生的分子云的化学成分相同。通过将有关化学成分的信息与恒星轨迹的建模相结合,天文学家将能够追踪恒星群到它们在银河系内部(以及外部)的出生地。
“我们现在可以用如此多的明星做到这一点,这真的很独特,”德布鲁因说。“这对于地面望远镜来说是非常困难和昂贵的事情,因为这需要很多时间。”
2. 银河系是如何“挂”在一起的?
虽然盖亚自 2014 年以来一直在扫描银河系,但仍有很多天文学家对银河系不了解。研究我们的银河家园并非易事。因为我们在银河系内部,所以我们不能“只见树木不见森林”。甚至盖亚也无法透过遮蔽银河系中心(最近拍摄的超大质量黑洞人马座 A*潜伏的地方)的厚厚的尘埃和气体云窥视到银盘的另一侧。
但是通过对盖亚数据的逐步改进——以及在射电天文学等其他观测技术的帮助下——大图正在一点一点地融合在一起。这意味着我们越来越接近解决一些重大难题,包括暗物质在银河系中的分布。