一项绘制宇宙的任务揭示了星团、小行星和引力骗局

欧空局的盖亚星体探测器将于今年 12 月迎来它的 10 岁生日。
This image shows many looping and overlapping orbits encircling the Sun, all of different colors (to differentiate between asteroids). The center of the image – representing an area within the orbit of Jupiter – is very densely packed with orbits, while the outer edges remain clearer, showing the background plane of the Milky Way.
欧空局盖亚任务的新论文之一揭示了 156,823 颗小行星的更多信息。这张图显示了许多围绕太阳的环状和重叠的轨道,颜色各不相同(用于区分小行星)。图像中心——代表木星轨道内的区域——轨道非常密集,而外边缘则保持清晰,显示了银河系的背景平面。ESA/Gaia/DPAC

10 月 10 日,欧洲空间局(ESA)发布了其近十年来 盖亚任务 的一些 中期数据。这些数据包括一个巨大星团中的五十万颗新的、微弱的恒星,超过 380 个可能的宇宙透镜,以及太阳系内超过 15 万颗小行星的位置。 

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盖亚号于 2013 年 12 月发射,是一艘天文观测航天器,其任务是生成精确的恒星普查,从而绘制出我们银河系及以外的地图。更详细地了解地球在宇宙中的位置,将有助于我们更好地理解构成已知宇宙的各种天体。 

五十万颗新恒星和星团核心

2022 年,盖亚号的第三次数据发布(DR3)包含了超过 18 亿颗恒星的数据,这构建了一个相当完整的银河系及以外的视图。即使有所有这些数据,欧空局的绘制工作仍有空白。盖亚号尚未完全探索天空中的一些区域,这些区域的恒星特别密集,并且忽略了那些比周围恒星稍微黯淡一些的恒星。 

疏散星团是一个关键例子。这些是已知宇宙中最古老的天体之一,对于回顾我们的宇宙过去尤其有价值。然而,它们明亮的中心有时会压倒试图清晰观察的望远镜。 

盖亚号选择 半人马座阿尔法星团 来帮助填补恒星图中的空白。半人马座阿尔法星团是地球上可以看到的最大的疏散星团,也是银河系中一个更“典型”的星团的良好示例。每当星团进入视野时,盖亚号就启用了一个特殊模式来真正绘制出围绕星团核心的更广阔的天空区域。

“在半人马座阿尔法星团,我们发现了盖亚号之前未曾见过的超过五十万颗新恒星——仅仅是一个星团!”研究合著者、来自莱布尼茨天体物理研究所(AIP)的天体物理学家 Katja Weingrill 在一份声明中 说道。“我们从未想过会用它来做科学研究,这使得这个结果更加令人兴奋。”

这些数据还使研究小组能够探测到过于靠近而无法准确测量的新的恒星。

“有了新数据,我们可以研究星团的结构,组成恒星的分布方式,它们的运动方式等等,从而创建一个完整的半人马座阿尔法星团大尺度地图。这是将盖亚号的潜力发挥到极致——我们已以最大功率部署了这个令人惊叹的宇宙工具,”研究合著者、AIP 天体物理学家 Alexey Mints 在一份声明中 说道。 

这五十万颗新恒星表明,半人马座阿尔法星团是盖亚号迄今为止探索过的最拥挤的区域之一。 

目前,盖亚号正在使用 这些相同的技术探索另外八个区域。这些探索的收获将包含在盖亚号第四次数据发布中。它应该能帮助天文学家真正了解这些宇宙构成单元内部发生的事情,并更准确地确定我们银河系的年龄。

发现引力透镜 

引力透镜 发生在远方天体的图像被位于观测者和天体之间的扰动质量(如星系或恒星)扭曲时。中间的质量就像一个巨大的透镜,可以放大光线的亮度,并在天空中投射出远方源的多个图像。 

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“盖亚号是一个真正的透镜搜寻器,”研究合著者、波尔多天体物理实验室天体物理学家 Christine Ducourant 在一份声明中 说道。“得益于盖亚号,我们发现我们看到的一些天体并不是简单的恒星,尽管它们看起来像。”

这里的一些天体不是普通恒星,而是遥远的类星体。这些类星体是由黑洞驱动的极其明亮、高能的星系。迄今为止,盖亚号已发现 381 个被透镜化的 类星体 的候选体。Ducourant 表示,这对宇宙学家来说是一个“金矿”,也是一次性探测到的最大规模的候选体集。 

探测被透镜化的类星体具有挑战性,因为被透镜化系统的各个图像可能会以误导的方式聚集在天空中。

“盖亚号的伟大之处在于它看向任何地方,所以我们可以在不知道该去哪里寻找的情况下找到透镜,”研究合著者、法国蔚蓝海岸大学天体物理学家 Laurent Galluccio 在一份声明中 说道。 “通过这次数据发布,盖亚号是第一个实现高分辨率全天空引力透镜巡天的任务。”

小行星与银河系

本次数据发布中的一项研究揭示了 156,823 颗 小行星 的更多信息,并精确了它们在几乎是之前两倍的时间跨度内的位置。在盖亚号第四次数据发布中,该团队计划完成该数据集,并包含彗星、卫星以及两倍数量的小行星。

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另一项研究通过追踪星光中看到的微弱信号,即漂浮在恒星之间的气体和尘埃的微弱印记,绘制了银河系的盘面。盖亚号团队叠加了六百万个光谱来研究这些信号,这些数据有望帮助科学家最终缩小这些信号的来源范围。

“这次数据发布进一步证明了盖亚号的广泛而根本的价值——即使是在它最初没有设计来解决的主题上,”研究合著者、欧空局项目科学家 Timo Prusti 在一份声明中 说道。“尽管它的主要重点是作为一个恒星探测器,但盖亚号正在探索从太阳系的岩石天体到数十亿光年外的、远超银河系边缘的多重成像类星体的一切。这个任务为我们提供了对宇宙及其内部天体的真正独特的见解,我们正在充分利用它对我们周围天空的广泛、全天候的视角。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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