Gaia 新数据发布，一个崭新的银河系出现

bmd911

本文作者：今日头条

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这里是 河马星空 第 39 篇文章

4月25日，Gaia 卫星第二次数据发布，天文圈内外震了三震。

疯狂的天文学家挤爆了 Gaia 发布数据的服务器。

吃瓜天文爱好者惊叹于刷新三观的赫罗图。

普通吃瓜群众：哇哦，银河系全景诶，这密密麻麻全是星星啊！

同志们，满足5K高清屏幕的15m高清大图，点击左下角「阅读原文」下载。

而作为外围踮着脚尖看不到内场的吃瓜群众，脸上只有：？？？

到底发生了什么，引得如此轰动？

且听我细细道来。

一、Gaia 是什么？

Gaia 是欧洲空间局发射的空间望远镜，于2013年12月19日上岗，是一颗空间天体测量卫星（就是下图这个长得像礼帽的小家伙）。它的任务是精确观测银河系内数以亿计的恒星，从而实现银河系的三维勘察，解释银河系的组成、形成和演化。

Gaia 避开了太阳的刺眼光芒，始终处在黑夜中工作。它的造价超过7.4亿欧元，工作寿命预计为五年，现在已经面临着退休。但对于热爱工作又任劳任怨的空间望远镜来说，推迟个几年退休不足为奇，甚至 Gaia 有望再工作个五年，让我们向它致敬。

（如图，Gaia 在背向太阳、距离地球约150万公里的地方）

二、Gaia 能看什么？

两张图就能完美解释。

第一张图：告诉你 Gaia 「看」的目标是什么。

（上图按照箭头顺序别是：

地球→太阳系内天体→太阳附近恒星→银河系：银盘和核球→银河系：银晕和球状星团→附近星系→天球参考框架：远距离类星体。）

第二张图：告诉你 Gaia 「看」的内容是什么。

作为一颗空间测量卫星，Gaia 利用视差法观测恒星，高精度的火眼金睛使得 Gaia 可以精准地测定恒星的视差——由于地球绕太阳运动造成恒星观测位置的变化（如下图）。

除此之外，Gaia的观测目标还包括星际尘埃、太阳系小行星等。

（敲黑板，总结一下人家倒底多忙）

首先是 Gaia 的主业，它要得到恒星的位置、距离、自行（恒星自身在星系中的运动）、光度（恒星单位时间内辐射的能量）、颜色（参见普朗克一文对颜色的解释）、变星信息、表面温度。

同时它还有不少副业，跟踪系内小行星，从而给出它们各自的轨道。监视宇宙遥远的角落的类星体和星系的位置，用于定下参考架以给出恒星的坐标位置。过去的参考架通常用遥远射电源确定，这是第一次使用光学波段的数据，足见测量精度的跨越式提高！

精度高？你以为是拿着15倍镜狙击枪看清敌人脸上青春痘的那种精度？

它能看到月球上的硬币！

对的，38万公里开外。

相较于他的前任——1989年欧空局发射的依巴谷卫星，Gaia 测量体位置和切向速度的精度提升了约200倍，最暗能看到20等的星星，相较依巴谷提升30倍。毫不夸张地说，Gaia 的性能吊打之前所有天体测量项目，它能为我们带来这么震撼的成果也不足为奇了。

简单说一下 Gaia 的父亲依巴谷卫星，它的名字的英文谐音像著名的古希腊天文学家喜帕恰斯，然而这个名字其实是高精视差测量卫星的缩写。这是欧洲发射的第一颗用来精确测量星星位置的卫星，根据它的初期数据绘制了一个11万8千颗恒星的星表，随后又绘制了一个超过两百万颗恒星的星表——第谷-1星表。到现在，这些星表数据一直被天文学家们使用。

（上图为依巴谷卫星）

三、Gaia看到了什么？

1. 第一次数据发布

2016年，Gaia 发布了根据11亿颗恒星的位置和亮度绘制出的银河系全景图。结合依巴谷和第谷-2的星表，Gaia 仅用第一年的数据就测得了200万颗恒星的视差和自行，但这仅仅支持我们绘制出毕星团——距太阳系最近的星团——的3D结构图。

「我们为第一次释放的数据感到兴奋，并且热切期待着下一次数据释放，Gaia 展现了前所未有的探测银河系的潜力。Gaia 果然没让我们失望。」

——欧空局 Gaia 的项目主管Fred Jansen

2. 第二次数据发布

「 Gaia 将重新定义天文学的基础。」

——欧空局科学主管 Günther Hasinger

<1>

银河系全景图

Gaia 根据总计17亿颗恒星的精确位置绘制出银河系全景图，银河系的图样从未如此清晰！

（上图为银河系全景图）

<2>

赫罗图

根据 Gaia 的数据可以绘制一张赫罗图，是全天恒星的赫罗图，这是一个你从未体验过的全新版本！

如果用一句话来形容这张图：

「我们正在揭开银河系考古学新时代的序幕。」

—— 首席数据处理与分析员 Antonella Vallenari

（上图为赫罗图。赫罗图显示出恒星光度与颜色的关系，是用于研究各类恒星数量及恒星演化的工具。）

<3>

恒星消光星等分布图

我们都知道，恒星的光芒要经过漫长的星际旅行才能到达地球。其间它穿过的不只是空荡荡的星际空间，还有银河系中漫布的尘埃。而消光简单说就是恒星发出的光被物质吸收和散射掉了。我们分析银河系消光情况，从而更充分地把握银河系的尘埃分布情况，这对于恒星形成、银河系演化等有着重要意义。

（上图为 Gaia 消光分布图，颜色越亮消光效果越明显）

<4>

球状星团和矮星系

我们根据球状星团和矮星系长时间的运动趋势，可以估计暗物质的分布。

<5>

太阳系小行星的轨道

Gaia 持续跟踪了14099颗太阳系小行星，现在已经完全了解他们的行踪并且可以准确给出他们的轨道。不过可以缓一口气，似乎暂时没有要撞地球的。

<6>

全天恒星径向速度图

（红色表示恒星远离我们，蓝色表示恒星靠近我们）

而且，银河系有了全新3D版本！

这些成果还嫌不够？还有！Gaia 给了我们一个宝库——数据全部公开，只等来表演你的挖掘机技术。这不，天文学家已经把人家的服务器挤爆了，新的发现指日可待！

这些数据还嫌不够？还有！如上文所说，虽然 Gaia 的计划寿命仅有5年，但也有可能被延续至九年（+1s，+1s……）！

Gaia 计划于2020年和2022年再次公布两拨数据，双星、变星、系外行星等等的信息都在等待名单上呢，让我们眨巴星星眼()翘首以待！

公元前129年， 古希腊天文学家喜帕恰斯在他的星表中记录下了850颗恒星的位置，从那一刻开始，我们一步步蹒跚至今。现在，数十亿颗天体已经在我们面前揭开面纱。虽然这还不过是宇宙的万万分之一都不到，但我们已向宇宙伸出双手，距离真正触碰到它的脉搏的时刻，难道还会远吗?

（文章末尾感谢简明杰小哥哥帮忙解惑）

编译：Snow + Ji Xuan + Teng Huanyu

排版：Zheng Jie

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