盖亚的银河制图:建立最详细的银河系3D地图

发布号 1 2025-09-26 07:08:55

盖亚正在绘制一幅非常精确的三维地图,其中包含了银河系内外超过10亿颗恒星。它绘制它们的运动、亮度、温度和组成。这项庞大的恒星普查将提供解决一系列重要问题所需的数据,这些问题与我们银河系的起源、结构和进化史有关。

盖亚的银河制图:建立最详细的银河系3D地图

欧洲空间局(ESA)和盖亚合作小组以五个重点产品发布的形式发布了新的数据。结果非常有希望,使这次交付成为Gaia目录的第四个版本(Gaia DR4)的第一个预告片,预计将于2025年底发布。

盖亚卫星自2014年以来一直在绘制天空,它的地图包括比肉眼所能看到的暗淡一百万倍的恒星。2022年6月发布的第三版最完整、最详细的恒星目录(Gaia DR3)是天体物理学研究的一个里程碑。盖亚异常精确的距离、运动和恒星的基本参数,以及类星体的分类和小行星的精确天体测量现在是大多数天文学家日常工作和研究的一部分。

艺术家对银河系前方盖亚卫星的观察。来源:ESA/ATG medialab;背景:ESO / S。Brunier

亮点与发现

最新公布的数据中的一个展示品是球状星团半人马座。这个星团包含了大约1000万颗恒星,它们非常密集地聚集在天空中,这对盖亚来说是一个挑战。鉴于盖亚DR4,预计将采用各种技术来处理最密集和最有趣的区域的数据。对半人马座欧米茄星团的再处理可以恢复位于其核心的526,587颗恒星的天体测量和光度测量。

虽然盖亚在不同的时期多次观测到同一颗恒星,但到目前为止,欧洲航天局只公布了平均测量结果。这并没有阻止盖亚识别变星,但在分类过程中使用的即时光度测定和径向速度等特征尚未公布。当我们等待Gaia DR4时,所有观测(历元和平均)都将可用,9164个长周期变量获得的最高质量时间序列数据的部分出版是这些重点产品发布的一部分,并将帮助科学界为Gaia将在2025年提供的丰富数据做好准备。

欧空局-盖亚宇宙飞船反复观察了数量空前的冷巨星的光谱,这些恒星被称为米拉变星,它们的表面在很长一段时间内不断膨胀和收缩,有时超过一年。这幅艺术家对米拉星的印象展示了如何通过在详细的盖亚光谱中观察到的暗线的(多普勒)位移来精确测量其表面运动的速度及其大气。图片来源:比利时皇家天文台

理解星际现象

恒星之间的空间并非完全空无一物。它充满了由原子、离子和分子组成的低密度气体以及尘埃。这种星际物质吸收和散射光,产生持续的变红和变弱的恒星通量。在恒星的光谱中也出现了被称为弥散星际带的其他广泛特征。它们是由于吸收可能与在某些方向的星际介质中发现的非常复杂的分子有关。这种弥散星际带存在于盖亚径向速度光谱仪的波长范围内,用于追踪其在银河系盘及其螺旋臂中的形成。

对于三个引力透镜类星体(从左到右:H1413+117, J2240+0321和J1310-1714),我们在顶部一行显示了盖亚DR3的位置(没有对类星体环境进行特殊处理),这些位置绘制在基于地面的PanSTARRS图像上。下面一行显示了盖亚聚焦产品发布(实现类星体环境分析)重建的合成图像。由于大气的影响,从地面上进行的观测可能会有点模糊。有了盖亚非凡的分辨率,这些引力透镜源的图像就被解析了。资料来源:《盖亚聚焦产品发布:类星体周围搜索强透镜类星体的源目录》,由盖亚合作组织、A.克朗-马丁斯等人于2023年完成。

从类星体到小行星

在距离尺度的一端,接近我们可观测宇宙的极限,盖亚探测到类星体。在天空中,它们中的一些可能非常接近一个巨大的星系,它们的光路被星系的引力井弯曲,就像穿过透镜一样。透镜现象产生的引力海市蜃楼可以用来直接估计宇宙的年龄和膨胀率。在过去的几个月里,盖亚团队发现了381个新的候选透镜类星体和海市蜃楼。

在距离尺度的另一端,盖亚团队重新处理了156764颗小行星,但使用的是66个月的数据,而不是盖亚DR3的34个月。因此,现在对大多数主带小行星的观测覆盖了围绕太阳的完整公转,关闭了轨道,导致轨道精度的急剧提高。

盖亚的银河制图:建立最详细的银河系3D地图

有限公司贡献和未来期望

来自鲁汶大学、比利时皇家天文台、布鲁塞尔自由大学、安特卫普大学和里昂热大学的天体物理学家的专业知识在处理和分析盖亚数据方面发挥了重要作用,特别是在实施重点产品发布方面。比利时联邦科学政策办公室(BELSPO)通过欧空局PRODEX方案支持他们的工作。除了提供新的数据来补充第三版Gaia目录之外,重点产品发布是在数据分析管道中实现的各种新功能的概念验证,从而产生具有两倍以上数据的Gaia DR4。它们提供了第四版目录将实现的所有承诺的必要和有用的概述。

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