160萬年後的夜空什麼樣？蓋亞告訴你

作者：文樂樂

測量數據顯示了銀河系中4萬顆恆星在未來40萬年內將如何穿越天際。圖片來源：ESA/Gaia

銀河系地圖變得更好了。據《自然》報導，蓋亞太空望遠鏡（以下簡稱蓋亞）最近一次更新不僅提供了靜態圖片，還提供了恆星如何隨時間移動的圖像。從星系的起源和演化到確定暗物質的位置，這些數據將為一系列研究提供支持。

2013年年底，歐洲航天局（ESA）成功發射蓋亞。2014年7月，其開始從距離地球150萬公裡的地方觀測恆星。它在緩慢自旋的過程中不斷掃描天空，現在已多次測量了同一顆恆星的位置。這使科學家得以年復一年地跟蹤恆星在銀河系中幾乎無法察覺的運動。當蓋亞繞太陽運行時，其視角的變化也會使恆星的表面位置發生微小變化——通常是百萬分之一度。利用這些偏移量，人們可以通過一種叫做視差的技術來計算它們與太陽系的距離。

蓋亞提供的信息十分重要。如果沒有可靠的距離測量，就很難猜測一顆恆星的大小、年齡和亮度，從而建立其結構和演化模型。

研究人員仔細研究了蓋亞發布於2016年和2018年的兩組數據。英國劍橋大學天文學家Floor van Leeuwen說，這些數據現在每年被引用3000次，一個網站已經收錄了4324篇基於蓋亞數據的論文。「你可以看到蓋亞的數據在天文學領域的影響。」他說。

12月3日，蓋亞的最新更新基於大約3年來的數據，共計1.3太字節，而之前的版本是551千兆字節。該任務將恆星目錄擴大了15%，達到18億顆，其測量也變得更為精確。為了提高精確度，任務小組不得不克服探測器的一個意外問題。當蓋亞自轉時，陽光以不同的角度照射其上，產生的形變對測量恆星位置的影響超出了預期。不過 Leeuwen表示，研究團隊現在已經學會了如何糾正這種影響——至少在一定程度上。這意味著對於太陽系中近5000秒差距（16000光年）的恆星，它能以高達10%的精度測量距離。到任務結束時，希望這一精度能擴展到10000秒差的範圍，這是最初的計劃。

此次公布的數據還包括對太陽周邊地區的「普查」：除了最暗的恆星外， 100秒差距（326光年）內總共有超過30萬個天體。蓋亞對恆星運動的詳細測量也使研究人員能夠預測未來160萬年地球夜空的樣子：隨著恆星的移動，目前能看到的所有星座最終將離開我們的視野。

除恆星之外，蓋亞還繪製了類星體的地圖，這些類星體是其他遙遠星系熾熱的核心。類星體距離太遠，無法顯示任何視差，而且看起來基本上是不動的。這使得它們成為跟蹤其他物體運動的理想參考點，包括地球上的構造板塊。但是由於相對論的光學效應，天空在銀河系的運動方向上看起來有點變形。現在蓋亞測量了由於星系的引力這個方向是如何輕微變化的：在一年多的時間裡，太陽系的加速度為每秒7毫米。

更完整的數據集將於2022年公布，其中將包括最新的恆星光譜。屆時，它將顯示數千顆恆星在另一個天體的引力作用下的擺動，為發現大質量系外行星提供新工具。在那之後，蓋亞團隊希望至少再繪製出一張經過大幅改進的銀河系地圖。