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“洞察号”火星登陆器渲染图
2018年4月25日,欧洲空间局（ESA）发布了由盖亚飞行器（Gaia Spacecraft）经过三年多的太空探测所收集到的数据,而后绘制出的第一幅关于整个银河系的三维地图.这幅地图以前所未有的精度描绘了我们所居住的星系.
银河系的模样
由551G数据所绘制的这幅三维地图,描述了1,692,919,135颗恒星的位置和亮度,测量了其中161,497,595颗恒星的表面温度,76,956,778颗恒星的半径和亮度,又通过恒星视差方法测量了1,331,909,727颗恒星的运动速度,还包括在太阳系内部发现的14,099个新天体.
根欧洲空间局的政策,盖亚任务所探测到的数据会对社会开放.尽管面对这样的海量数据,可能只有专业天文学家才会有兴趣,但普通的天文学爱好者也可以登陆到一个名为“盖亚天空”（Gaia Sky）的网页,在电脑上体验到视觉化的银河系三维地图.
这次针对整个银河系的探测任务,比人类此前任何一次的搜索范围都要大了1000倍以上,而盖亚探测器在三年内所收集到的数据就已经超过了哈勃太空望远镜在21年内收集到的数据.目前学术界可能还没有规划好如何利用这些海量的数据,但从欧洲空间局已经做出的一些发现来看,盖亚任务必将对人类天文学研究产生根本性的影响,人类对银河系的形成历史将会有更清晰的认识.
盖亚任务的前身算是欧洲空间局在1989到1993年间的“依巴谷任务”（Hipparcos mission）.依巴谷卫星在几年的时间里确认了超过10万个天体的位置,另外还对超过100万个天体进行了不太精确的测量.在2001年,欧洲空间局在众多提议中选定了盖亚任务,然后这个由法国和英国几家公司合作制造的飞行器作为一个价值10亿欧元的太空探测项目的一部分,在2013年12月19日升空.这个重达2吨的探测器从2014年7月开始收集数据,它在稳定的太阳轨道上对每一个探测目标都进行了70次测量,以此获得精确的探测结果.丹麦天文学家赫茨普龙
对整个银河系内1%的天体的精确测量,这样的天文学大工程将要改变的是天文学的基础.通过掌握银河系的整体结构,人类就有机会真正了解银河系由各个小星系碰撞合并而成的具体过程,也会理解恒星在漫长的时间里由星际间气体逐渐聚合而成,最终在天空中被点亮的过程.
通过盖亚探测器获得的数据,也会使赫罗图（Hertzsprung-Russell diagram）的精度大大提高.所谓赫罗图,是以20世纪初两位天文学家,丹麦天文学家赫茨普龙（Ejnar Hertzsprung）和美国天文学家罗素（Henry Norris Russell）命名的,以恒星光谱类型和亮度的关系来研究恒星数量和演化的图表.根据盖亚探测器的数据所绘制的新赫罗图,会以5000光年以内的400万颗恒星的数据为基础,必将揭示更多的新内容.
在探测过程中,盖亚探测器每天都会把数据发回到欧洲空间局位于西班牙、澳大利亚或是阿根廷的三个地面基站之一.依靠着盖亚的工作,欧洲空间局在2016年第一次发布了包含有200万颗恒星的距离和运动速度的数据——这样的探测精度相当于在地球表面观测月球表面上的一枚硬币.而在盖亚任务最新发布的第一张全天地图中,不仅包含了银河系中的恒星,还有银河系邻近的一些星系,例如大麦哲伦星云和三角座星系,还有银河系最大的邻居,仙女座星系.目前这张地图的精度已经足以让天文学家们对于单个恒星进行研究,而它的精度还会随着盖亚探测器的工作而进一步提高.
盖亚探测器在太阳轨道上进行探测的过程中,通过“恒星视差”（stellar parallax）方法来判断目标与地球之间的距离.所谓恒星视差是通过在轨道的不同位置上观察同一个恒星出现的位置来判断该恒星与地球的距离,而这种方法也有可能为目前人类在太空测距方面出现分歧的两种方法,“标准烛光”（standard candle）方法和利用宇宙微波背景辐射进行测距方法所产生的分歧進行裁决.实际上直到1838年,才第一次由天文学家弗里德里希·贝塞尔（Friedrich Bessel）利用恒星视差法对临近的恒星天鹅座61（61 Cygni）进行测量,而直到1990年,天文学家们也只利用恒星视差法测量了800颗恒星.直到进入90年代,依巴谷任务利用这一方法测量了50,000颗恒星,而后的盖亚任务则把这个数字扩大到了10亿颗以上.
盖亚的工作还远没有结束,这个装备了两个光学望远镜和三个科学仪器的太空探测器将继续探测银河系中的星光,测量和分析恒星的距离和光谱,表面温度,并且记录太阳系附近的小行星,发现各种各样的新天体,例如地外行星和褐矮星,研究各种类星体,寻找在银河系形成过程中的小星系的残骸,研究银河系中暗物质的分布,并且对广义相对论进行最严格的测试.盖亚最后一次发布探测数据将是在2023年,到时天文学家将会挑选出200万颗恒星的视差探测数据与之前的探测数据相比较,以得出更精确的数字.
美国天文学家亨利·罗素星图论文参考资料：
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