天文學家即將展開一張新的宇宙現實地圖。“蓋亞”探測器由歐洲航天局於 2013 年末發射升空，其五年任務是以空前的細節繪製天體圖——首批座標已經發布。到蓋亞任務結束時，它將精確地定位銀河系和附近星系中約十億顆恆星的位置，解析度之高，可以發現小至 5 微弧秒的物體——大約是從地球上看到的月球上的一角硬幣的一半大小。其十億畫素的相機還將記錄每顆恆星的距離和二維速度，從而提供對我們銀河系鄰域的全新理解。
對於哥倫比亞大學的天文學家凱瑟琳·約翰斯頓來說，建立這張星圖類似於首次繪製地球大陸地圖——將模糊的綠色和藍色斑點影像轉變為一個擁有山脈、河流和山谷的世界。“以一種奇怪的方式，我們幾乎不瞭解我們星系的外觀，就像我們瞭解其他星系一樣準確，”約翰斯頓說，她解釋說，當你身處其中時，似乎幾乎不可能拍攝到整個星系的圖片。但這正是蓋亞將要做的。
這張更新後的地圖備受期待；蓋亞專案科學家蒂莫·普魯斯蒂說，在 9 月份首次資料釋出的當天，至少有 10,000 人訪問了該檔案。該資料集包括十億顆恆星的初步位置（未來的資料釋出將改進這些數字）以及天空中兩百萬顆最亮恆星的距離和橫向運動。隨著後續每次釋出，銀河系內更遠距離的恆星的距離和運動將被揭示，從而建立像池塘中的漣漪一樣從太陽向外輻射的連續地圖。
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研究成果已經湧現。例如，蓋亞科學家利用初步結果解決了關於昴星團（著名的“七姐妹星團”）距離的爭議。這場爭論是由蓋亞的前身“依巴谷”任務的最終資料釋出引發的，絕非無關緊要：沒有正確的距離，天文學家就無法確定恆星的亮度或半徑。精確的測量（依巴谷的測量是錯誤的）也很重要，因為昴星團是理解恆星如何形成的基準星團。“年輕恆星的理論非常棘手，”普魯斯蒂說。“因為它們不穩定，所以有很多替代方案。因此，確實需要精確的觀測來約束這些模型。”
其他研究小組正在使用新資料來研究異常恆星（那些顯得過分暗淡或明亮或移動過快或過慢的恆星）。普林斯頓大學的天文學家大衛·斯珀格爾說：“天文學家認為我們非常瞭解恆星的工作原理。”“但我懷疑，當我們的資料變得更好時，我們會發現，雖然我們掌握了基本情況，但有些我們認為我們理解的東西其實並不理解。”行星物理學也參與其中，因為天文學家正在尋找擁有有趣行星的恆星。儘管蓋亞尚未發現任何此類世界，但科學家們希望該探測器最終將探測到數千甚至數萬個。
儘管 9 月份成果豐碩，但天文學家仍在熱切期待蓋亞的下一次觀測（還將有四次釋出）。紐約大學的天文學家大衛·霍格說：“儘管我們可以利用首次資料釋出做很多科學研究，但這與我們最終能夠完成的任務相比，根本不算什麼。” 藉助 2022 年的完整資料集，研究人員將能夠著手完成該任務的主要科學目標：揭示銀河系的結構和動力學，並闡明其劇烈的歷史。例如，銀河系的一些恆星誕生於較小的星系中，後來被我們這個龐大的星系吞噬。今天，那些弱小星系的殘餘物以微弱的恆星流的形式可見，這些星流橫跨天空，為了解我們星系鄰域的演化時間線提供了線索。“你正在找到過去存在的星系，你正在找到它們的執行軌道，你正在找到與它們相關的恆星。因此，你可以構建我們星系吞噬其他星系的歷史，”哥倫比亞大學的約翰斯頓說。
最終，蓋亞的全部遺產是不可能提前確定的。除了其主要任務外，該衛星還將觀測太陽系中數千個非恆星物體，可能繪製銀河系中暗物質的分佈圖，並繪製數十萬個類星體的位置——古代星系中耀眼的核心。普魯斯蒂說，從長遠來看，蓋亞還將改進其他望遠鏡的觀測，因為這些儀器將確切地知道該往哪裡看。與此同時，霍格在紐約市和海德堡組織了“蓋亞衝刺”，讓所有型別的天文學家齊聚一堂，在協作環境中探索資料。“我認為，正確的思考方式——以及每個人真正興奮的原因——是這是一個發現的機會，”霍格說。“人們很興奮，因為這是一個新世界。而首次資料釋出只是這個新世界的預告片。” —夏農·霍爾，附加報道：薩拉·古達茲
資料一覽
圖片來源：C. CARREAU ESA
150萬公里
蓋亞探測器距離地球的距離
高 50 倍
蓋亞相機與哈勃太空望遠鏡上的相機相比的解析度
多 30 倍
蓋亞主鏡收集的光量與星圖衛星“依巴谷”相比
70
蓋亞將觀測其十億個目標中的每一個目標的次數