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    盖亚探测器创造迄今银河系最丰富的星图,重新定义天文学基础

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      普朗克

      欧空局的盖亚(Gaia)任务已经产生了迄今为止最丰富的恒星目录,包括对近17亿颗恒星的高精度测量,以及揭示了我们银河系前所未见的细节。人们期待已久的消息发布后,大量的新发现正在地平线上,这是基于22个月的图表。新的数据包括了超过10亿颗恒星的位置、距离指标和运动,以及我们太阳系和银河系之外的恒星的高精度测量。对这一现象的初步分析揭示了银河系恒星的构成以及恒星运动的细节,以及研究我们的星系的形成和演化的基本信息。

      盖亚探测器创造迄今银河系最丰富的星图,重新定义天文学基础

      盖亚对我们银河系和邻近星系的全天空观测,基于近17亿颗恒星的测量,这张图显示了2014年7月至2016年5月期间,欧空局卫星观测到的星空的亮度和颜色,更明亮的区域表示密度更大的恒星,尤其是明亮的恒星,而较暗的区域对应的是天空中观测不到明亮恒星的区域。图片:Gaia数据处理与分析联盟(DPAC)

      欧洲航天局的科学主任冈瑟·哈辛格说:盖亚所收集的观测结果正在重新定义天文学的基础。盖亚是一个雄心勃勃的任务,它依赖于巨大的人类协作来理解大量高度复杂的数据。它表明需要长期项目来保证空间科学和技术方面的进展,并在未来几十年执行更大胆的科学任务。盖亚(Gaia)于2013年12月成立,次年开始进行科学运营。第一个数据发布,基于一年多的观察结果,于2016年发布,它包含了200万颗恒星的距离和运动。

      新发布的数据涵盖了2014年7月25日至2016年5月23日之间的这段时间,将近17亿颗恒星的位置确定下来,而且精确度要高得多。对一些最亮的恒星来说,精确的水平相当于地球上的观察者能够发现月球表面的一枚欧元硬币。通过这些精确的测量,我们有可能将恒星的视差和地球每年绕太阳运行轨道的变化——从它们在银河系的真实运动中——分离出来。新目录列出了超过13亿颗恒星的视差和速度,或适当的运动。从最精确的视差测量中,天文学家可以直接估计到单个恒星的距离。

      盖亚探测器创造迄今银河系最丰富的星图,重新定义天文学基础

      盖亚对我们银河系和邻近星系的全天空观测。地图显示了恒星的总亮度和颜色(顶部),恒星的总密度(中间)和填充星系的星际尘埃(底部)。这些图像是基于在2014年7月至2016年5月期间,ESA卫星在天空的每个部分所进行的观测,该卫星于2018年4月25日作为Gaia第二次数据发布的一部分发表。图片:Gaia数据处理与分析联盟(DPAC)

      荷兰莱顿大学的安东尼布朗说:第二次盖亚(Gaia)数据的发布代表了ESA的Hipparcos卫星,Gaia的前身,以及近30年前对118000颗恒星进行的第一次太空任务的巨大飞跃。安东尼是Gaia数据处理和分析联盟执行官的主席,负责监督约450名科学家和软件工程师的大规模合作,他们负责从卫星数据中创建Gaia目录。单单是星星的数量,加上它们的位置和动作,就足以让盖亚的新产品目录变得相当惊人。但还有更多,这个独一无二的科学目录包含了许多其他的数据类型,包括关于恒星和其他天体的属性的信息,使得这个版本真正的与众不同。

      综合数据集为天文学社区提供了广泛的主题。除了位置,数据还包括所有被测恒星的亮度信息和几乎所有的颜色测量,以及关于50万变星的亮度和颜色如何随时间变化的信息。它还包含了沿视线方向的速度,这是七百万颗恒星的一部分,表面温度约为一亿,星际尘埃对8700万的影响。盖亚还观察了我们太阳系中的天体:第二次数据释放包括超过14000个已知小行星的位置,这使得它们的轨道能够精确的确定。一个更大的小行星样本将被编译在盖亚的未来版本中。在更远的地方,盖亚关闭了50万颗遥远类星体的位置,明亮的星系以其核心的超大质量黑洞的活动为动力。

      盖亚探测器创造迄今银河系最丰富的星图,重新定义天文学基础

      这些源被用来为Gaia目录中所有物体的天体坐标定义一个参考系,这是在无线电波中经常做的,但现在第一次也可以在可见光波段。一旦科学家开始探索盖亚的新版本,预计会有重大发现。由数据联盟进行的验证目录质量的初步检查已经揭示了一些有希望的惊喜——包括对恒星演化的新见解。自于意大利的纳扎伊纳尔迪·阿特拉诺瓦(INAF),以及数据处理联盟执行委员会副主席,意大利帕多瓦的天文台安东尼拉·瓦莱纳里说:新的盖亚数据非常强大,令人兴奋的结果就在我们的手中。例如,我们已经建立了最详细的赫茨伯朗格-罗素的星图,在整个天空中,我们已经发现了一些有趣的趋势。这感觉就像我们正在开创银河考古学的新纪元。

      Hertzsprung-Russell图以二十世纪初设计它的两位天文学家命名,比较了恒星的内在亮度和它们的颜色,是研究恒星数量及其演化的基本工具。这张图的新版本,基于从Gaia目录中挑选出的离太阳5000光年的400万颗恒星,首次揭示了许多细微的细节。这包括不同类型的白矮星的特征——像我们的太阳这样的恒星的死亡残骸——这样就可以在富含氢的内核和由氦主导的恒星之间进行分化。结合盖亚测量的恒星速度,该图表使天文学家能够区分不同年龄的不同恒星的不同年龄恒星,它们位于银河系的不同区域,如圆盘和光晕,并以不同的方式形成。

      盖亚探测器创造迄今银河系最丰富的星图,重新定义天文学基础

      进一步的研究表明,那些被认为属于“光环”的快速移动的恒星,包括两个不同的恒星群,它们来自于两个不同的形成场景,并要求进行更详细的研究调查。欧空局的盖亚项目科学家蒂莫·普鲁斯蒂说:盖亚将极大地促进我们对宇宙所有宇宙尺度的理解。即使是在我们认为我们最了解的地区——太阳附近,盖亚也展现出了新的、令人兴奋的特征。3D星系:对于在几千光年的太阳范围内的恒星的一个子集,盖亚测量了所有三维空间的速度,揭示了以类似速度环绕星系的恒星运动的模式。未来的研究将确定是否这些模式都与扰动产生,一个密集恒星密度与一个细长的形状在星系的中心,通过银河系的旋臂结构或与较小的星系合并几十亿年前。

      盖亚探测器创造迄今银河系最丰富的星图,重新定义天文学基础

      在盖亚的精确计算中,也可以看到一些球状星团中恒星的运动——古老的恒星系统被引力束缚在一起,在银河系的光晕中被发现——在我们的邻近星系中,小而大的麦哲伦星云。盖亚的数据被用来获得75个球状星团和12的轨道围绕银河系的矮星系,提供重要的信息来研究过去我们星系的演化及其环境,在起作用的引力,和难以捉摸的渗透到星系的暗物质的分布。欧洲航天局的盖亚任务经理Fred Jansen说:盖亚是最优秀的天文学仪器之一。科学家们将会为这一数据忙碌多年,准备好惊讶于将解开我们银河系秘密的大量发现!

      博科园-科学科普|参考期刊文献:Astronomy & Astrophysics|来自:欧洲空间局(ESA)

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