亚虎娱乐导航银河的十亿繁星:盖亚,送回了人类最伟大的自拍


作者:Ent

编辑:moogee

我们不知道第一个看见星星的人是谁。我们甚至不知道第一个看见星星的是什么生物——蜣螂能够利用夜空指引方向,但是它们的复眼所看到的恐怕只是模糊的光带。第一双抬头看到璀璨星光的眼睛是什么样的,大概永远不可能知道了。

唯一可以确知的是,32500年前,曾有一个人在一小段猛犸象牙上刻下了一个人形花纹。后世的希腊人将称它为猎户座。

这块猛犸象牙1979年出土于德国山地-多瑙县。德国天文学家迈克尔·拉朋格鲁克指出,它具有猎户座的所有特征——胳膊举起,腿伸开,窄腰,腰间有剑,左腿较短。这一雕刻甚至反应出了三万年前恒星自行导致的位置不同。图片来源:BBC

晴朗无月的夜晚抬头仰望,一个人的肉眼大约能见到3000颗恒星。然而,记录每一颗星的位置是漫长而艰苦的工作。公元前129年, 依巴谷在他的星表中记录下了850颗恒星的位置。1627年,鲁道夫星表记录了超过1400颗恒星,其中1006颗的数据来自第谷·布拉赫带领的全新观测。1801年,拜望远镜所赐,杰罗姆·拉朗德的星表抵达了47000颗;而1976年,PPM星表已经收录了378910颗星星的位置和运动。2000年的第谷第二星表收录了全银河系最亮的2539913颗恒星,但距离银河系千亿太阳的目标还有很远很远——

或者也没有那么远。来自欧空局的盖亚(Gaia)空间望远镜的第一批数据在北京时间9月15日公布,其中最引人关注的是2057050颗星星的位置、视差和自行;而当在最后一批数据到来时,我们将记录银河中的十亿繁星。

“盖亚”空间望远镜的艺术图。图片来源:ESA

盖亚是希腊神话中大地之神的名字,但盖亚空间望远镜却是距离地球最远的:它位于月球的反面,在一条复杂的利萨如轨道上围绕L2拉格朗日点运行;这里不但躲开了地球大气层的扰动,也能看到地球上被遮挡住的星体。它拥有地母之名,其实是地母的眼睛,伸到地球所不能及之处。

盖亚空间望远镜的位置在L2附近,这里能够躲开地球大气的种种影响。图片来源:spacetelescope.org

但它超越人类视力400000倍的眼睛又不仅仅用来记录遥远暗弱的恒星位置。1718年,埃德蒙·哈雷(哈雷彗星的那个哈雷)第一次发现,恒星并非像希腊人以为的那样永恒不易,它们之间也是有相对运动的;星表应当记录的不光有它们的位置和亮度,还有运动的速度和方向。知道了这些运动,我们就可以反推它们曾经的位置。

在1838年,弗里德里希·贝塞尔又第一个测得了恒星的距离。地球每年绕太阳运行一周,每6个月就会运行到太阳的反面。这3亿千米的位置差,会让恒星位置看起来也有微小的差异,越近的恒星差得越多。人们知道这一原理已经数百年,但直到贝塞尔的时代才终于有了足够的技术和器材去真的记录下这个差异;他令星图第一次从二维变成了三维。

所有这些差异都太过微妙,极难测量,天文学的历史上充满了这样的有心无力。2000年前依巴谷的第一个星表的准确率只有1度(相当于站在100米外看到的一个人的高度);500年前第谷的观测被誉为人类肉眼的极限,但也不过是1/120度。18世纪的天文学家抵达了1/3000度,到19世纪又前进到1/10000度(离我们最近恒星的视差大概是1/4700度)。1989年,盖亚卫星的前身依巴谷卫星升空,它的最好精度百倍于地球上最好望远镜的,抵达了1/3600000000度;而今天的盖亚,精度又200倍于依巴谷。

依巴谷卫星,虽然发射时偏离了同步轨道,但依然完成了大部分观测任务。

这意味着,我们将能够以前所未有的精确程度知道银河系广大恒星的位置和运动。有了它们,我们终于可以开展期待已久的银河考古学,懂得银河系的历史和塑造它的背后力量;而以这些数据为起点,构建出的尺子将能丈量整个宇宙。

从1993年盖亚项目构思至今,人们等待它已经有二十多年。盖亚首批数据最大的重头戏是200万亮星的精确位置、距离与运动,准确的距离意味着知道了恒星的真正发光能力,也就能够获得更加准确的恒星演化模型。这些数据对外发布时伴随着盖亚项目自己研究组的19篇抢先论文,但接下来数据就将公布给全世界的天文学家共同使用。在数据库上线的几小时内就已经有急不可耐的研究者完成了初步的比对工作,预计在接下来几星期内可能就会有数百篇论文上线。银河历史,暗物质分布,新的地外行星,宇宙扩张速度,地面难以观测的小行星,星空引力扭曲,类星体——无数新领域等待着它的革新。

而这些论文将展现出一个全新的银河系和宇宙,它们构建的银河图景将是人类最伟大的自拍。

盖亚的测量范围。图片来源:space.com

所有这些是现代技术的奇迹,但所有这些也都开始于最初的探索欲望。这种力量驱动着人类遍布整个地球,或许终将令人类进入更广阔的世界。有时我会想,当人类终于能穿行群星之间的时候,他们会想起三万年前那个在猛犸牙上刻下猎户座的人吗?他们会想起百万年前那个抬头凝视夜空中奇异光点的人吗?

无论遥远的未来如何,今天,我们有了盖亚。

等到数年后盖亚的任务完成,我们会拥有全银河系1%恒星的位置、运动和视差信息。这依然是蹒跚的一步,但要懂得我们所身处的这小小星系,也许没有什么比这一步更加重要。带着这张地图,去探索,去理解,去拜访,去生存——

但首先,我们将看见。

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