6月13日，成為了令全球所有天文學家和天文愛好者們心潮澎湃的一天。當天，歐洲航天局(European Aviation Safety Agency，ESA)發布了蓋亞(Gaia)望遠鏡的第三個完整觀測數據集(DR3)?，這是迄今為止人類對于銀河系的最詳細的調查數據，揭示了銀河系中近20億個天體的位置、速度、化學成分等新的細節。這些宇宙級的寶藏將為人類提供給對恒星、太陽系、銀河系和更廣闊的宇宙鄰居的新見解。

在對這些數據的初步分析中，天文學家還發現了銀河系中恒星的“星震”、恒星的“DNA”和不對稱運動等頗有意思的新情況。

蓋亞望遠鏡于2013年發射升空，是歐洲航空局(ESA)主導的天體測量衛星。它的任務是通過測量銀河系中天體的精確位置、距離和速度，創造出最準確、最完整的銀河系多維地圖。這項工作將使得天文學家能夠重建銀河系數十億年來的演變，更好地了解恒星的生命周期，以及人類在宇宙中的位置。

“蓋亞望遠鏡數據集的深遠意義,?是它將會為未來的恒星和天體物理研究提供一個基礎數據庫,?而恒星的位置、距離、速度、化學成分等是研究宇宙所有問題的基礎和支撐。”曾參與蓋亞望遠鏡數據處理軟件開發工作、國家天文臺研究員劉超當天接受澎湃新聞(www.thepaper.com)記者采訪時,?對這份最新的數據集作出了解讀,?他說, “它對全球天文學研究的影響,?會在未來10年內釋放出來。”

劉超笑稱,?“今天數據發布后,?我們團隊已經在討論,?能夠用這些數據做些什么。”

歐洲宇航局曾在2016年和2018年先后發布了兩個蓋亞望遠鏡收集的數據集(DR1和DR2)，2020年12月又發布了第三組數據的初版。“蓋亞望遠鏡的數據主要包括三個方面,”劉超向澎湃新聞介紹,“一是天體位置的測量,?二是通過繪制天體的顏色確定天體溫度、質量等參數,?三是天體的光譜學觀測。”劉超當時參與的,?即是天體顏色繪制軟件的開發項目。

“蓋亞望遠鏡提供了對銀河系的最精準的觀測數據,?此前發布的兩個數據集,?對于恒星和銀河系的研究,?都產生了顛覆性的影響。”劉超說。例如,?此前DR2曾印證,?銀河系歷史上曾經和其它星系有過3次相撞，其中一次相撞形成了太陽。

據歐洲航空局介紹，此次公布的蓋亞望遠鏡DR3數據收集于2014年7月25日至2017年5月28日。目錄中包含了銀河系近20億個天體新的信息，包括其化學成分、溫度、顏色、質量、年齡以及恒星靠近或遠離我們的速度，這些信息大多通過光譜學揭示。數據集還列出了一些特殊的恒星子集，例如一些隨著時間變化亮度的恒星。此外，該數據集還包含了迄今為止最大的銀河系雙星目錄，數以千計的太陽系天體，如小行星和行星的衛星，以及銀河系外的數百萬個星系和類星體。

DR3也包括了18億顆銀河系恒星的數據，為天文學家提供了前所未有的恒星特征及其生命周期的視圖，以及星系的結構和演化信息。

奇妙的恒星:?“星震”以及恒星“DNA”

在關于恒星的最新數據中，最讓天文學家們驚訝的是，他們發現蓋亞望遠鏡探測到了星震(恒星表面的微小運動)，這些星震會改變恒星的形狀。

此前，蓋亞望遠鏡已經發現了導致恒星周期性膨脹和收縮的徑向振蕩，恒星在發生這些徑向震蕩的同時保持其球形形狀。但此次蓋亞望遠鏡在數千顆恒星中，發現了此前很少被探測到的、強烈的非徑向振蕩，這些振動更像是大規模海嘯，會改變恒星的整體形狀，通常很難被探測到。

“星震教給了我們很多關于恒星的知識，尤其是它們的內部工作原理。蓋亞正在為大質量恒星的‘星震學’開鑿了一座金礦，”蓋亞合作組織的成員、比利時魯汶大學的康尼·阿爾茨(Conny Aerts)表示。

此外,?通過揭示恒星的化學成分,?蓋亞望遠鏡的數據集還提供了恒星的DNA。

(資料圖)

“恒星是由什么組成，可以告訴我們它們的誕生地和其后的旅程，因此也可以告訴我們銀河系的歷史。根據今天發布的數據，蓋亞描繪出了迄今為止最大的與3D運動相結合的星系化學地圖，它覆蓋了從我們的太陽系鄰居到銀河系周圍較小的星系的范圍。”歐洲宇航局介紹說。

而據劉超向澎湃新聞介紹,?一些恒星比其他恒星含有更多的“重金屬”。宇宙大爆炸時形成了輕元素(氫和氦)?，其它較重的元素——天文學家稱之為金屬——會在恒星內部形成。當恒星消亡時，它們會將這些金屬釋放到恒星之間的氣體和塵埃中，這些氣體和塵埃被稱為星際介質，而這些星際介質會孕育出新的恒星。活躍恒星的形成和死亡將導致一個更富金屬的環境。

歐洲宇航局表示，“通過蓋亞，我們能夠看到在銀河系中一些恒星是由原始物質組成，而其它恒星例如太陽卻是由前幾代恒星死亡后留下的豐富的物質組成。離銀河系中心較近的恒星比距離較遠的恒星金屬含量更豐富。蓋亞還根據恒星的化學成分，確定了那些最初起源于其他星系的恒星。

“我們的星系是一個美麗的大熔爐，”蓋亞合作組織的成員、法國蔚藍天文臺(Observatoire de la C?te d’azur)的亞歷漢德拉·雷西奧-布蘭科(Alejandra Recio-Blanco)在表示?,“這種多樣性極其重要，因為它告訴我們銀河系形成的故事。它揭示了銀河系內的遷移過程和對外部星系的吸積過程。”

探索多維度的銀河系

據另一位天文學向澎湃新聞介紹，此次蓋亞望遠鏡的DR3激動人心的內容還包括，它提供了有史以來最大的低分辨率光譜學調查——這些觀測覆蓋了光學到近紅外波長范圍[330, 1050]nm，對應于大約2.2億個來源;?包括了3300萬顆恒星的徑向速度，這個數量比DR 2的恒星數量增加了5倍，恒星研究和星系動力學能夠利用這些數據做更多的工作;?包含了迄今為止最大的銀河系雙星目錄，展示了超過80萬個雙星系統的質量和演化，這對理解恒星的演化至關重要;?還揭示了關于1000萬顆變星的信息，即那些隨著時間的推移而改變亮度的恒星、太陽系物體(如小行星和行星衛星)以及銀河系外的星系和類星體，使得變星的統計和分類有了更大的樣本。

在當天，歐洲宇航局還公布了利用蓋亞望遠鏡DR3繪制的天象圖片，從多個維度展現了令人贊嘆驚訝的銀河系全景。

1.?徑向速度

在這幅徑向速度圖中, DR3向我們展示了銀河系中超過3000萬個天體(大部分是恒星)靠近或遠離我們的速度。這被稱為“徑向速度”。

劉超向澎湃新聞解釋說，通過明亮區域(遠離我們)和黑暗區域(靠近我們)的交替沿著視線的投射,?我們可以看到圓盤的旋轉。通過對比，我們可以看到若干天體的徑向速度與其周圍環境的徑向速度不同，也可以看到這些物體如何在銀河系圓盤中移動，以及太陽在銀河系中的運動軌跡。

圖中，銀河系的兩個伴星系大麥哲倫云和小麥哲倫云(LMC和SMC)在圖片的右下角以亮點的形式出現，人馬座矮星系可見為銀河中心下方的一條微弱的準垂直條紋，幾個球狀星團以小點的形式出現。

2.?徑向速度和固有運動

這張天象圖顯示了銀河系2600萬顆恒星的速度場。顏色顯示了恒星沿視線的視向速度。藍色顯示的是天空中恒星的平均運動朝向我們的區域，紅色顯示的是恒星的平均運動遠離我們的區域。圖中可見的線條描繪出了恒星投射在天空中的運動(自身運動)。這些線顯示了恒星速度的方向如何隨銀河系的緯度和經度而變化。在這幅圖中，大麥哲倫星云和小麥哲倫星云(LMC和SMC)是不可見的，因為只有距離明確的恒星才被選中來制作這幅圖像。

3. 星際塵埃

蓋亞望遠鏡不僅繪制了我們星系中的恒星，還告訴我們恒星之間有什么。恒星之間的空間充滿了塵埃和氣體云，這被稱為星際介質，恒星就是從其中誕生。通過精確測量恒星的位置和它們的散射光，蓋亞讓我們能夠繪制出星際介質對星光的吸收，從而讓我們了解恒星、星系形成的物理機制，以及銀河系的歷史。

這張天象圖顯示了布滿銀河系的星際塵埃。在這張圖中，銀河面中心黑色的黑暗區域是有大量星際塵埃的區域，隨著塵埃數量的減少而逐漸變成黃色。銀河面上方和下方的深藍色區域是幾乎沒有塵埃的區域。

4.化學成分

恒星的化學成分能夠揭示恒星的誕生地和隨后的旅程，因此也可以告訴我們銀河系的歷史。通過蓋亞的觀測數據，我們看到銀河系中的一些恒星是由原始物質組成的，而像太陽這樣的其它恒星是由前幾代恒星遺留的豐富物質組成。離銀河系中心和面較近的恒星比距離較遠的恒星金屬含量更豐富。

這張全天圖顯示了銀河系恒星的化學樣本，劉超向澎湃新聞介紹說，中間的一條薄薄的紅線顯示了銀河系的銀盤。顏色表示恒星的金屬豐度，越紅的恒星金屬含量越豐富。此外,?這張圖也顯示出了不對稱的結構，其中的奧秘留待未來天文學家的進一步探索。

關鍵詞： 星際塵埃