掀起銀河系的“蓋頭”來

據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道，歐洲航天局“蓋亞”（Gaia）探測(cè)器于6月13日發(fā)布最新一批觀測(cè)數(shù)據(jù)，其中包含了天空中數(shù)億個(gè)最明亮物體的信息，比如數(shù)千萬顆恒星的化學(xué)組成等。

“蓋亞”空間望遠(yuǎn)鏡于2013年發(fā)射升空，旨在通過描繪銀河系內(nèi)近20億顆恒星的精確位置、距離和速度，繪制出最詳細(xì)的銀河系圖譜。天文學(xué)家表示，盡管這20億顆恒星僅占銀河系恒星總數(shù)的1%左右，但在復(fù)雜算法和其他信息的加持下，他們可借助這些數(shù)據(jù)管窺整個(gè)銀河系的全貌，解開有關(guān)銀河系及其內(nèi)恒星的一些重大謎團(tuán)。

恒星來自何處

通過測(cè)量大量恒星的精確位置、距離和速度，“蓋亞”可以呈現(xiàn)的不僅僅是銀河系現(xiàn)在的“模樣”，還有它過往的情況。因?yàn)橛钪嬷械奈矬w遵循一定的物理學(xué)規(guī)律，因此天文學(xué)家可借助現(xiàn)有數(shù)據(jù)，模擬這些恒星過往的軌跡，從而了解過去數(shù)百萬年甚至數(shù)十億年間，在銀河系內(nèi)上演的“劇情”。借助此前獲得的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們已能做到這一點(diǎn)，新數(shù)據(jù)集則可讓他們做得更多。

在新數(shù)據(jù)集中，“蓋亞”團(tuán)隊(duì)將首次公布5億顆恒星的“天體物理參數(shù)”。“蓋亞”項(xiàng)目科學(xué)家喬斯·德·布魯因指出，這些參數(shù)來自“蓋亞”測(cè)量的恒星光譜（本質(zhì)上是這些恒星吸收光線的“指紋”），揭示了每顆被測(cè)恒星的化學(xué)成分、質(zhì)量、年齡、溫度和亮度等信息。

布魯因說，其中3000萬顆恒星的大氣化學(xué)成分，與數(shù)十億年前誕生的這些恒星的分子云化學(xué)成分相同，通過將化學(xué)成分信息與對(duì)恒星軌跡的建模相結(jié)合，天文學(xué)家能追蹤到銀河系內(nèi)部（也包括外部）恒星群的誕生地。

銀河系如何連在一起

雖然自2014年以來，“蓋亞”一直在掃描銀河系，但銀河系仍有很多未解之謎，研究它也并非易事。因?yàn)樯硖庛y河系內(nèi)部，“蓋亞”甚至不能穿透遮蔽銀河系中心的厚厚塵埃和氣體云而窺視銀盤的另一側(cè)。

但隨著“蓋亞”收集的數(shù)據(jù)與日俱增，再加上射電天文學(xué)等其他觀測(cè)技術(shù)的幫助，銀河系的全貌正慢慢浮現(xiàn)出來，科學(xué)家們距離解決銀河系中暗物質(zhì)如何分布等重大謎題越來越近。

布魯因解釋說：“銀河系中所有物質(zhì)都對(duì)每顆恒星施加引力，而這種引力決定了恒星的運(yùn)動(dòng)速度。因此，通過測(cè)量恒星的運(yùn)動(dòng)，我們可以探測(cè)銀河系中的物質(zhì)分布情況，這對(duì)于弄清銀河系如何連接在一起非常重要?！?/p>

與銀河系中恒星分布相關(guān)的另一個(gè)謎團(tuán)同銀河系標(biāo)志性的螺旋結(jié)構(gòu)——旋臂有關(guān)。天文學(xué)家大多同意，銀河系的四條旋臂似乎是從銀河系中心發(fā)出的、由恒星和氣體組成，但單個(gè)旋臂的大小以及它們?cè)阢y盤中的確切位置仍存在諸多爭(zhēng)議。新數(shù)據(jù)可能有助于天文學(xué)家進(jìn)一步弄清楚這些問題。

而且，“蓋亞”不僅能看到這些旋臂現(xiàn)在的樣子，也能幫助天文學(xué)家模擬這些旋臂過去的樣子以及未來如何演變。

荷蘭萊頓大學(xué)天文學(xué)家、蓋亞數(shù)據(jù)處理與分析協(xié)會(huì)主席安東尼·布朗表示，有了這些新數(shù)據(jù)，天文學(xué)家將能夠看得更遠(yuǎn)，直接對(duì)旋臂的更大部分進(jìn)行取樣。盡管如此，了解整個(gè)銀河系仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

銀河系的“童年”發(fā)生了什么

此外，“蓋亞”提供的數(shù)據(jù)使天文學(xué)家能進(jìn)行所謂的“銀河考古學(xué)”。通過重建數(shù)百萬顆恒星的軌跡，他們可以了解數(shù)十億年前發(fā)生的事件，包括銀河系與其他星系的災(zāi)難性碰撞，碰撞產(chǎn)生的漣漪至今仍能在銀河系中觀察到。

科學(xué)家們?cè)凇吧w亞”此前發(fā)布的數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)了銀河系與名為“蓋亞土衛(wèi)二”的較小星系的碰撞，這發(fā)生在110億至80億年前。當(dāng)時(shí)，銀河系比現(xiàn)在小得多。布朗說，與“蓋亞土衛(wèi)二”的碰撞是“銀河系在其童年時(shí)期經(jīng)歷的最后一次重大合并”。他希望天文學(xué)家們能借助新數(shù)據(jù)集，進(jìn)一步回顧銀河系的歷史，并追蹤到一些更早的碰撞。

直到今天，銀河系仍在吞噬較小的星系。模型顯示，圍繞銀河系外圍運(yùn)行的兩個(gè)矮星系大麥哲倫云和小麥哲倫云有朝一日將被銀河系完全吞沒。

正如它從劇烈碰撞中誕生一樣，終有一天，銀河系也會(huì)死于劇烈的碰撞。大約45億年后，銀河系將與其最近的大型星系鄰居仙女座星系相撞。布朗說，新發(fā)布的蓋亞數(shù)據(jù)或會(huì)為這一災(zāi)難性事件帶來一些啟示。

布魯因表示，“蓋亞”是目前產(chǎn)生最多科學(xué)論文的科學(xué)任務(wù)。6月13日發(fā)布的數(shù)據(jù)還將包含有史以來最大的一組關(guān)于銀河系雙星系統(tǒng)的信息，預(yù)計(jì)這些數(shù)據(jù)也將催生一些突破性的發(fā)現(xiàn)。此外，“蓋亞”還建立了迄今最大的太陽系內(nèi)小行星化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，科學(xué)家們也正在開發(fā)越來越好的算法，以更多地了解“蓋亞”看到的恒星。

“蓋亞”太空望遠(yuǎn)鏡將繼續(xù)掃描天空，直到2025年燃料耗盡。