“盖亚”将首次公布5亿颗恒星物理参数揭开银河系全貌的秘密

2022-06-07 09:18:37来源：科技日报

据美国太空网报道，欧洲航天局“盖亚”(Gaia)探测器将于6月13日发布最新一批观测数据，其中包含了天空中数亿个最明亮物体的信息，比如数千万颗恒星的化学组成等。

“盖亚”空间望远镜于2013年发射升空，旨在通过描绘银河系内近20亿颗恒星的精确位置、距离和速度，绘制出最详细的银河系图谱。天文学家表示，尽管这20亿颗恒星仅占银河系恒星总数的1%左右，但在复杂算法和其他信息的加持下，他们可借助这些数据管窥整个银河系的全貌，解开有关银河系及其内恒星的一些重大谜团。

恒星来自何处

通过测量大量恒星的精确位置、距离和速度，“盖亚”可以呈现的不仅仅是银河系现在的“模样”，还有它过往的情况。因为宇宙中的物体遵循一定的物理学规律，因此天文学家可借助现有数据，模拟这些恒星过往的轨迹，从而了解过去数百万年甚至数十亿年间，在银河系内上演的“剧情”。借助此前获得的数据，科学家们已能做到这一点，新数据集则可让他们做得更多。

在新数据集中，“盖亚”团队将首次公布5亿颗恒星的“天体物理参数”。“盖亚”项目科学家乔斯·德·布鲁因指出，这些参数来自“盖亚”测量的恒星光谱(本质上是这些恒星吸收光线的“指纹”)，揭示了每颗被测恒星的化学成分、质量、年龄、温度和亮度等信息。

布鲁因说，其中3000万颗恒星的大气化学成分，与数十亿年前诞生的这些恒星的分子云化学成分相同，通过将化学成分信息与对恒星轨迹的建模相结合，天文学家能追踪到银河系内部(也包括外部)恒星群的诞生地。

银河系如何连在一起

虽然自2014年以来，“盖亚”一直在扫描银河系，但银河系仍有很多未解之谜，研究它也并非易事。因为身处银河系内部，“盖亚”甚至不能穿透遮蔽银河系中心的厚厚尘埃和气体云而窥视银盘的另一侧。

但随着“盖亚”收集的数据与日俱增，再加上射电天文学等其他观测技术的帮助，银河系的全貌正慢慢浮现出来，科学家们距离解决银河系中暗物质如何分布等重大谜题越来越近。

布鲁因解释说：“银河系中所有物质都对每颗恒星施加引力，而这种引力决定了恒星的运动速度。因此，通过测量恒星的运动，我们可以探测银河系中的物质分布情况，这对于弄清银河系如何连接在一起非常重要。”

与银河系中恒星分布相关的另一个谜团同银河系标志性的螺旋结构——旋臂有关。天文学家大多同意，银河系的四条旋臂似乎是从银河系中心发出的、由恒星和气体组成，但单个旋臂的大小以及它们在银盘中的确切位置仍存在诸多争议。新数据可能有助于天文学家进一步弄清楚这些问题。

而且，“盖亚”不仅能看到这些旋臂现在的样子，也能帮助天文学家模拟这些旋臂过去的样子以及未来如何演变。

荷兰莱顿大学天文学家、盖亚数据处理与分析协会主席安东尼·布朗表示，有了这些新数据，天文学家将能够看得更远，直接对旋臂的更大部分进行取样。尽管如此，了解整个银河系仍然是一个挑战。

银河系的“童年”发生了什么

此外，“盖亚”提供的数据使天文学家能进行所谓的“银河考古学”。通过重建数百万颗恒星的轨迹，他们可以了解数十亿年前发生的事件，包括银河系与其他星系的灾难性碰撞，碰撞产生的涟漪至今仍能在银河系中观察到。

科学家们在“盖亚”此前发布的数据中，发现了银河系与名为“盖亚土卫二”的较小星系的碰撞，这发生在80亿至110亿年前。当时，银河系比现在小得多。布朗说，与“盖亚土卫二”的碰撞是“银河系在其童年时期经历的最后一次重大合并”。他希望天文学家们能借助新数据集，进一步回顾银河系的历史，并追踪到一些更早的碰撞。

直到今天，银河系仍在吞噬较小的星系。模型显示，围绕银河系外围运行的两个矮星系大麦哲伦云和小麦哲伦云有朝一日将被银河系完全吞没。

正如它从剧烈碰撞中诞生一样，终有一天，银河系也会死于剧烈的碰撞。大约45亿年后，银河系将与其最近的大型星系邻居仙女座星系相撞。布朗说，新发布的盖亚数据或会为这一灾难性事件带来一些启示。

布鲁因表示，“盖亚”是目前产生最多科学论文的科学任务。6月13日发布的数据还将包含有史以来最大的一组关于银河系双星系统的信息，预计这些数据也将催生一些突破性的发现。此外，“盖亚”还建立了迄今最大的太阳系内小行星化学成分数据库，科学家们也正在开发越来越好的算法，以更多地了解“盖亚”看到的恒星。

“盖亚”太空望远镜将继续扫描天空，直到2025年燃料耗尽。(刘霞)