“蓋亞”將首次公布5億顆恒星物理參數揭開銀河系全貌的秘密

2022-06-07 09:18:37來源：科技日報

據美國太空網報道，歐洲航天局“蓋亞”(Gaia)探測器將于6月13日發布最新一批觀測數據，其中包含了天空中數億個最明亮物體的信息，比如數千萬顆恒星的化學組成等。

“蓋亞”空間望遠鏡于2013年發射升空，旨在通過描繪銀河系內近20億顆恒星的精確位置、距離和速度，繪制出最詳細的銀河系圖譜。天文學家表示，盡管這20億顆恒星僅占銀河系恒星總數的1%左右，但在復雜算法和其他信息的加持下，他們可借助這些數據管窺整個銀河系的全貌，解開有關銀河系及其內恒星的一些重大謎團。

恒星來自何處

通過測量大量恒星的精確位置、距離和速度，“蓋亞”可以呈現的不僅僅是銀河系現在的“模樣”，還有它過往的情況。因為宇宙中的物體遵循一定的物理學規律，因此天文學家可借助現有數據，模擬這些恒星過往的軌跡，從而了解過去數百萬年甚至數十億年間，在銀河系內上演的“劇情”。借助此前獲得的數據，科學家們已能做到這一點，新數據集則可讓他們做得更多。

在新數據集中，“蓋亞”團隊將首次公布5億顆恒星的“天體物理參數”。“蓋亞”項目科學家喬斯·德·布魯因指出，這些參數來自“蓋亞”測量的恒星光譜(本質上是這些恒星吸收光線的“指紋”)，揭示了每顆被測恒星的化學成分、質量、年齡、溫度和亮度等信息。

布魯因說，其中3000萬顆恒星的大氣化學成分，與數十億年前誕生的這些恒星的分子云化學成分相同，通過將化學成分信息與對恒星軌跡的建模相結合，天文學家能追蹤到銀河系內部(也包括外部)恒星群的誕生地。

銀河系如何連在一起

雖然自2014年以來，“蓋亞”一直在掃描銀河系，但銀河系仍有很多未解之謎，研究它也并非易事。因為身處銀河系內部，“蓋亞”甚至不能穿透遮蔽銀河系中心的厚厚塵埃和氣體云而窺視銀盤的另一側。

但隨著“蓋亞”收集的數據與日俱增，再加上射電天文學等其他觀測技術的幫助，銀河系的全貌正慢慢浮現出來，科學家們距離解決銀河系中暗物質如何分布等重大謎題越來越近。

布魯因解釋說：“銀河系中所有物質都對每顆恒星施加引力，而這種引力決定了恒星的運動速度。因此，通過測量恒星的運動，我們可以探測銀河系中的物質分布情況，這對于弄清銀河系如何連接在一起非常重要。”

與銀河系中恒星分布相關的另一個謎團同銀河系標志性的螺旋結構——旋臂有關。天文學家大多同意，銀河系的四條旋臂似乎是從銀河系中心發出的、由恒星和氣體組成，但單個旋臂的大小以及它們在銀盤中的確切位置仍存在諸多爭議。新數據可能有助于天文學家進一步弄清楚這些問題。

而且，“蓋亞”不僅能看到這些旋臂現在的樣子，也能幫助天文學家模擬這些旋臂過去的樣子以及未來如何演變。

荷蘭萊頓大學天文學家、蓋亞數據處理與分析協會主席安東尼·布朗表示，有了這些新數據，天文學家將能夠看得更遠，直接對旋臂的更大部分進行取樣。盡管如此，了解整個銀河系仍然是一個挑戰。

銀河系的“童年”發生了什么

此外，“蓋亞”提供的數據使天文學家能進行所謂的“銀河考古學”。通過重建數百萬顆恒星的軌跡，他們可以了解數十億年前發生的事件，包括銀河系與其他星系的災難性碰撞，碰撞產生的漣漪至今仍能在銀河系中觀察到。

科學家們在“蓋亞”此前發布的數據中，發現了銀河系與名為“蓋亞土衛二”的較小星系的碰撞，這發生在80億至110億年前。當時，銀河系比現在小得多。布朗說，與“蓋亞土衛二”的碰撞是“銀河系在其童年時期經歷的最后一次重大合并”。他希望天文學家們能借助新數據集，進一步回顧銀河系的歷史，并追蹤到一些更早的碰撞。

直到今天，銀河系仍在吞噬較小的星系。模型顯示，圍繞銀河系外圍運行的兩個矮星系大麥哲倫云和小麥哲倫云有朝一日將被銀河系完全吞沒。

正如它從劇烈碰撞中誕生一樣，終有一天，銀河系也會死于劇烈的碰撞。大約45億年后，銀河系將與其最近的大型星系鄰居仙女座星系相撞。布朗說，新發布的蓋亞數據或會為這一災難性事件帶來一些啟示。

布魯因表示，“蓋亞”是目前產生最多科學論文的科學任務。6月13日發布的數據還將包含有史以來最大的一組關于銀河系雙星系統的信息，預計這些數據也將催生一些突破性的發現。此外，“蓋亞”還建立了迄今最大的太陽系內小行星化學成分數據庫，科學家們也正在開發越來越好的算法，以更多地了解“蓋亞”看到的恒星。

“蓋亞”太空望遠鏡將繼續掃描天空，直到2025年燃料耗盡。(劉霞)