视频来源：欧洲宇航局
通过欧洲宇航局的“盖亚”号空间望远镜发回的最新数据，科学家绘制出迄今为止细节最为丰富的银河系3D地图，它所包含的17亿颗恒星的信息将会使天文学家们忙碌数十年。
编译 | 李昌浩
视频听译 | 刘心宇
审校 | 吴非
全球天文学家终于等来了他们朝思夜想的“信息海洋”。4月25日，欧洲宇航局（ESA）的“盖亚”项目（Gaia mission）公布了首张银河系的全3D地图。
这份地图的数据库中囊括了近17亿颗恒星的位置，以及其中约13亿颗恒星的颜色、速度、运动方向和距离信息。这些信息如同一部生动的电影，以前所未有的精度和广度描绘了银河系。它所包含的区域大小是之前类似项目的1000倍。纽约市计算天体物理中心的Megan Bedell说：“在专业角度看来，这简直是一个疯狂的杰作。我觉得整个学界都会热切地探索这些数据。”Bedell同时也是将利用这个数据库做研究的学者之一。
利用盖亚返回的数据，欧洲宇航局的科学家绘制出了包含17亿颗恒星的银河系地图（图片来源：欧洲宇航局）
“我们非常好奇于天体物理学界将如何利用这些数据。”工作于荷兰雷登天文台（Leiden Observatory）的天文学家Anthony Brown说。雷登天文台是盖亚项目信息处理的主要合作单位。
重达两吨、价值10亿欧元的盖亚号空间望远镜在2013年末发射，之后在2014年6月开始收集科学数据。在地球外侧的L2拉格朗日点上，盖亚号与地球保持同周期绕太阳运动。盖亚号通过视差法对恒星和其他星体与我们的距离进行估测。
在发布大小为551GB的地图数据库的同时，盖亚项目团队也发表了多篇论文。这些论文的主要目的是描述研究者对数据的质量测试，并且说明这些数据可以如何使用：这项任务的宗旨是使地图数据库立刻对广大学者开放，而不是仅为团队自身的科学研究服务。
来自剑桥大学的主要项目负责人Follr van Leeuwen在发布会上表示，盖亚项目团队发表的论文也描述了大量原创性发现。例如，他展示了盖亚号是如何首次观测到这样的现象：在某些特定的星系中，星系整体在向外膨胀，而星系中规模较大的恒星却向星系中央收缩移动。
在盖亚号带回的成果中，其中一项的意义远超过银河系自身。一些天文学家盼望看到盖亚号对特定的变星距离的测量结果，这些恒星常常被用作宇宙学中的“标准烛光”。如果知道了这些恒星与地球的精确距离，它们将会成为测量距离我们更远的星系的标尺。尤其重要的是，天文学家利用“标准烛光”恒星来估计宇宙的膨胀速度，但近年来他们的估计已经与基于宇宙微波背景辐射的推论产生了明显的分歧。Gilmore在新闻发布会上说，对盖亚号产生数据的初步分析表明，基于“标准烛光”的估计更为精确。但是他也补充道：“表面看来，分歧仍然存在。”
Gilmore说，在接下来的几天内大量的论文预印本将会发表，因为此时全世界的团队都已经下载了盖亚项目的数据库，并用自己精心改良数年的算法进行分析。例如，基于这个数据库，研究者将能够验证他们用来解释星系是如何从一系列较小的星系融合而来的模型、测量暗物质的分布，并且改进解释恒星在燃烧内部核燃料时演化过程的理论。
工作于英国萨里大学的天文学家Denis Erkal和他的合作者打算利用盖亚号的数据去测量银河系中最大的矮星系——大麦哲伦星云。他们将会利用大麦哲伦星云引起的恒星的涨落运动——有点像地球海洋因月球引力而产生的潮汐——来完成他们的工作。
盖亚项目之前在2016年发布了一个初步的数据库，但是当时它还没有足够的数据来直接测量其中很多恒星的距离。而今后发布的新数据将会包含更多的信息，从而使更多的研究变为可能（下一批数据将在2020年公布）。一些研究者希望通过观察恒星在周围行星引力之下的振动，来发现大量的地外行星。但是观测这样的运动还需要再收集数年的数据。一些学者还试图利用测量这样类似的振动来探测引力波。除了追踪恒星之外，盖亚号空间望远镜也在测量小行星，帮助科学家观测太阳系中是否有对地球产生潜在威胁的星体。
欧洲宇航局下属的欧洲空间探测科技中心的项目科学家Timo Prusti表示，一个技术上的小故障使盖亚号暂时进入“安全模式”，但总体来说盖亚号的健康程度还是非常好的。他还表示，如果盖亚号不会产生大的故障，而且欧洲宇航局继续进行盖亚项目的话，盖亚号上携带了足够多的燃料，使其能够工作到2024年，总共10年的寿命。
来源：欧洲宇航局、Nature、Space.com
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