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歐洲航天局(ESA)的蓋亞任務(wù)是一個雄心勃勃的項目。在2013年12月發(fā)射后，這個太空天文臺的目的是測量10億個天體的位置和距離——包括恒星、太陽系外行星、彗星、小行星、甚至類星體。由此天文學(xué)家們希望能創(chuàng)造出宇宙有史以來最詳盡的三維空間目錄。

2016年第一批Gaia數(shù)據(jù)(基于其在太空的前14個月)發(fā)布。從那時起科學(xué)家們就一直在研究原始數(shù)據(jù)，以獲得更清晰的圖像，這些圖像是由太空任務(wù)所研究的鄰近恒星和星系。根據(jù)蓋亞的數(shù)據(jù)，最新發(fā)布的圖像包括大麥哲倫星云(LMC)、仙女座星系和三角星系的照片。

Gaia數(shù)據(jù)的第一個目錄包含了14.2億顆恒星的信息，包括它們在夜空中的精確位置和它們各自的亮度。這些恒星中的大部分都位于銀河系，但很好的一部分來自于我們之外的星系，其中大約有1000萬屬于LMC。這個位于約166 000光年之外的衛(wèi)星星系的質(zhì)量大約是銀河系的1 / 100。

大麥哲倫云圖。圖片版權(quán)：ESA/Gaia/DPAC

上圖顯示的是由蓋亞探測器所獲得的合成數(shù)據(jù)。左邊的圖像是由Gaia探測到的恒星的總密度繪制而成的，顯示了LMC中恒星的大規(guī)模分布。這幅圖像還描繪了LMC的螺旋臂的范圍，并布滿了明亮的圓點，這些光點代表著微弱的星群。

另一方面，右邊的圖像揭示了LMC和它的恒星的其他方面。這幅圖是由LMC中的輻射通量繪制的，由最亮和最大的恒星所控制。這使得LMC的bar可以更清晰地定義，也可以顯示出恒星形成的單個區(qū)域——像30多朵花，在圖片的星系中心上方可見。

下一組圖像(如下所示)是利用Gaia任務(wù)的前14個月的數(shù)據(jù)得出的，描述了兩個附近的螺旋星系——仙女座星系(M31)和它的鄰居三角星系(M33)。仙女座星系位于250萬光年之外，是我們附近最大的星系，比我們的星系略大。在大約40億年的時間里，它還將與銀河系合并。

與此同時三角星系是銀河系的一小部分(估計有五百億顆恒星)，距離我們稍遠一點，比仙女座星系離我們稍遠——大約280萬光年遠。與LMC圖像一樣，左邊的圖像基于恒星的總密度，并顯示所有類型的恒星，而右邊的圖像基于每個星系的輻射通量，主要表現(xiàn)為恒星群的明亮末端。

仙女座星系。圖片版權(quán)：ESA/Gaia/DPAC

右邊圖片的另一個好處是，它們標明了最強烈的恒星形成的區(qū)域。多年來，天文學(xué)家已經(jīng)知道LMC擁有大量的恒星形成活動，形成恒星的速度是銀河系的5倍。與此同時仙女座星系在過去的20億年里已經(jīng)達到了恒星形成的近乎不活躍的程度。

相比之下，三角座星系仍然顯示出恒星形成的跡象，其速率大約是仙女座星系的4倍半。由于蓋亞圖像顯示了恒星形成的相對速率，從輻射通量和亮度的升高，這些不同的仙女座，三角和LMC的表現(xiàn)非常漂亮。

更重要的是，通過分析像LMC，Andromeda,Triangulum這樣的外部星系中單個恒星的運動，我們可以了解更多關(guān)于這些星系內(nèi)恒星的整體旋轉(zhuǎn)的信息。也有可能確定星系本身的軌道，它們都是更大的結(jié)構(gòu)的一部分，被稱為局部組。

銀河系是這片區(qū)域的一部分，直徑約1000萬光年，估計有12.9億太陽質(zhì)量。而這僅僅是更大的室女座星系團中的眾多星系中的一個。測量恒星和星系圍繞這些更大的結(jié)構(gòu)的軌道是決定宇宙演化的關(guān)鍵，宇宙是怎樣形成的，就像今天和它的方向一樣。

Triangulum星系(M33)，基于Gaia任務(wù)匯編的數(shù)據(jù)。圖片版權(quán)：ESA/Gaia/DPAC

最近一個國際天文學(xué)家團隊試圖利用宇宙流量調(diào)查來實現(xiàn)這一目標。這些研究是在2011年到2016年間進行的，計算了鄰近星系的距離和速度。通過將這些數(shù)據(jù)與其他距離估計數(shù)據(jù)和星系重力場的數(shù)據(jù)配對，他們能夠在過去的130億年里，在1億光年里繪制出1400個星系的運動。

在LMC的案例中，另一組天文學(xué)家最近試圖利用第一個Gaia釋放的數(shù)據(jù)子集——tychog - Gaia天體測量溶液(TGAS)來測量其軌道。結(jié)合額外的視差和來自Hipparcos任務(wù)的適當運動數(shù)據(jù)，研究小組能夠識別出LMC中的29顆恒星，并測量它們的正確運動，然后用它們來估算星系的旋轉(zhuǎn)。

蓋亞對LMC和小麥哲倫云(SMC)的觀察在研究造父變星和RR Lyrae變量方面也很重要。多年來，天文學(xué)家們已經(jīng)指出，這些恒星可以被用來作為我們以外星系的宇宙距離的指示器。此外天文學(xué)家在Gaia數(shù)據(jù)處理和分析聯(lián)盟(DPAC)上進行了數(shù)百個LMC可變恒星的測試，以驗證首次發(fā)布的數(shù)據(jù)。

天文學(xué)家正急切地等待著定于2018年4月發(fā)布的第二次蓋亞數(shù)據(jù)。這也將包括恒星距離的測量以及它們在天空中的運動，預(yù)計將揭示更多關(guān)于我們的星系和它的鄰居。但與此同時，在第一次發(fā)布中仍有大量的發(fā)現(xiàn)被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們預(yù)計將在未來的許多年里忙于這項工作。

知識：科學(xué)無國界，博科園-科學(xué)科普

參考：ESA