歐洲空間局（歐空局）于2016年9月14日發(fā)布了蓋亞衛(wèi)星拍攝的包含超過十億顆恒星的第一份星表──這是迄今為止規(guī)模最大的一次天體巡天觀測,。在拼接有史以來最詳細(xì)的銀河系三維“地圖”的過程中，蓋亞衛(wèi)星測繪出了11億4千2百萬顆恒星的精確位置和亮度,。作為不久后更詳細(xì)的星表的鋪墊,，9月14日公布的版本中還包含了其中超過兩百萬顆星的距離和運(yùn)動信息。

蓋亞在測繪銀河系中的恒星

“蓋亞是天文測量的前沿,。它正在以前所未有的精度給宇宙繪制‘地圖’,?！睔W空局科學(xué)主任Alvaro Giménez如是說,，“9月14日發(fā)布的版本向我們提供了對即將到來的更詳細(xì)數(shù)據(jù)的第一印象。這些數(shù)據(jù)將會顛覆人類對銀河系中星體分布和運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識,?！?/span>

發(fā)射升空1000多天以后，蓋亞衛(wèi)星在2014年7月開始了它的科學(xué)任務(wù),。第一版星表是基于它運(yùn)行至2015年9月的14個月間采集的數(shù)據(jù)計算得出的,。

“我們今天發(fā)布的漂亮星圖展示了蓋亞測量到的全天的恒星分布密度。這也證實了蓋亞運(yùn)行一年來采集到的數(shù)據(jù)之優(yōu)異,?！睔W空局蓋亞計劃科學(xué)家Timo Prusti如是說。

蓋亞正在掃描天空

星圖中的帶狀條紋顯示了蓋亞巡天掃描的方式,。當(dāng)掃描的次數(shù)越來越多直至5年任務(wù)期滿時,，這些帶狀條紋將逐漸淡化直至消失?！靶l(wèi)星工作一切正常,，也向我們證明了它的確有能力分辨十億顆恒星。雖然現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)還比較初級,，但是我們希望能盡快把它提供給整個天文學(xué)界使用,?！盤rusti博士補(bǔ)充道。

把衛(wèi)星采集來的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可用,、可靠,、并且具有前所未有之精度的星體坐標(biāo)是件及其復(fù)雜的工作。它需要遍布全歐洲的450名科學(xué)家和軟件工程師的通力合作——這些人組成了蓋亞數(shù)據(jù)處理與分析委員會（Gaia Data Processing and Analysis Consortium, DPAC）,。

委員會主席來自荷蘭萊頓大學(xué)的Anthony Brown說：“今天發(fā)布的數(shù)據(jù)版本是過去十年艱苦合作的成果,。與來自不同領(lǐng)域的專家們一道，我們必須在觀測開始之前就做好準(zhǔn)備,。接收到數(shù)據(jù)之后,，我們再把它處理包裝成為有天文意義的產(chǎn)品，并驗證它們的科學(xué)內(nèi)涵,?！?/p>

除了處理全數(shù)十億的星表，科學(xué)家們還詳細(xì)檢查了蓋亞第一年的任務(wù)與二十多年前的依巴谷任務(wù)（包括依巴谷和第谷－2兩幅星表）中重合的兩百萬顆恒星,。

通過與之前相對不那么精確的數(shù)據(jù)做比對,，科學(xué)家們在蓋亞任務(wù)的第一年就可以開始理清“視差”(parallax)和“自行”(Proper motion)這兩種效應(yīng)。視差是指由地球繞太陽公轉(zhuǎn)而造成的被觀測恒星的表觀運(yùn)動,，這種效應(yīng)與恒星到地球的距離有關(guān),；而自行則是恒星相對于銀河系的實際物理運(yùn)動。

通過這種第谷－蓋亞聯(lián)合天文測量(Tycho–Gaia Astrometric Solution, TGAS)的方式,，科學(xué)家們可以估算出這些散布全天的兩百萬顆恒星的距離和運(yùn)動,。

比照之前作為天文學(xué)參考星表的依巴谷星表，新發(fā)布的星表精度提高了一倍,，而包含的恒星數(shù)量則是前者的近20倍,。

作為對新星表的一項驗證，數(shù)據(jù)處理與分析委員會的科學(xué)家們對疏散星團(tuán)──一群出生在一起的相對年輕恒星──開展了研究,。這項研究向我們清晰地展示了新數(shù)據(jù)所帶來的進(jìn)步,。

蓋亞星圖中的銀河、疏散星團(tuán)和球狀星團(tuán)

來自意大利國家天體物理研究所和帕多瓦天文臺（Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) and the Astronomical Observatory of Padua）的Antonella Vallenari說到：“依靠依巴谷的數(shù)據(jù),，我們只能分析距離太陽最近的畢宿星團(tuán)的結(jié)構(gòu)和其內(nèi)部恒星的運(yùn)動,，以及測量據(jù)離我們1600光年內(nèi)的80個星團(tuán)的距離。而有了蓋亞的第一批數(shù)據(jù),，現(xiàn)在我們可以測量4800光年內(nèi)大約400個星團(tuán)的距離和運(yùn)動,。并且新數(shù)據(jù)顯示，在距我們最近的14個疏散星團(tuán)中有許多恒星到星團(tuán)中心的實際距離比我們想象的更遠(yuǎn),，似乎是正在逃離它們的母星團(tuán)而奔向銀河系的其他區(qū)域,。”

從太陽系到畢宿星團(tuán),，這段視頻基于蓋亞衛(wèi)星的數(shù)據(jù),，影片從太陽,，以及環(huán)繞太陽的八大行星開始，一直旅行到畢宿星團(tuán),，畢宿星團(tuán)是距離太陽系最近的疏散星團(tuán),，距離我們約150光年。

隨著今后幾年蓋亞任務(wù)的持續(xù)進(jìn)行和精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的持續(xù)發(fā)布,，更多的星團(tuán)將被發(fā)現(xiàn)并被詳細(xì)地加以分析研究,。這項新的恒星普查中還包含了3194顆變星。變星是一類有節(jié)奏地變化大小的恒星,。它們的亮度也隨著其膨脹收縮而有規(guī)律地變化,。

許多蓋亞觀測到的變星都位于臨近銀河系的大麥哲倫星云中。在第一個月的任務(wù)中,，蓋亞對大麥哲倫星云反復(fù)掃描了數(shù)次以精確地測量這些變星的亮度變化,。今天發(fā)布的星表中包含了這些變星亮度變化的詳細(xì)數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)潛力的初始研究，這其中有386顆變星是由蓋亞新發(fā)現(xiàn)的,。

“諸如造父變星和天琴座RR型變星在宇宙距離的測量中是極有價值的指示,，”來自意大利國家天體物理研究所和博洛尼亞天文臺（Astronomical Observatory of Bologna）的Gisella Celementini解釋道：“用視差法我們僅可以直接測量銀河系中大多數(shù)恒星的距離，然而變星為我們的‘宇宙距離階梯’提供了雖然間接但卻關(guān)鍵的一步,，使我們對距離的測量可以擴(kuò)展到更遙遠(yuǎn)的星系,。”

這類變星的特殊性質(zhì)使對它們進(jìn)行距離測量成為可能,。例如,，對造父變星來說，當(dāng)它們自身越亮?xí)r,，它們亮度的變化就越慢,。而天琴座RR型變星在紅外波段也有具同樣的性質(zhì),。測量亮度變化的規(guī)律并不困難,；當(dāng)與它們的視亮度相關(guān)聯(lián)時，我們便可以推測出它們的實際亮度,。

而這正是蓋亞可以發(fā)揮作用的地方：未來,，科學(xué)家們將可以利用蓋亞測量到的視差效應(yīng)非常精準(zhǔn)地確定大量變星的距離。有了這些,，他們又可以進(jìn)一步修正變星的亮度和變化期之間的關(guān)系,，進(jìn)而把它運(yùn)用到銀河系以外的距離測量上。這種方法的前景在對第谷－蓋亞聯(lián)合天文測量數(shù)據(jù)的初步應(yīng)用中已初露端倪,。

Clementini博士補(bǔ)充說道：“這才僅僅是個開始,。我們測量了大麥哲倫星云的距離以檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在這一過程中,，我們也預(yù)測到蓋亞為改善我們對宇宙距離的理解將帶來的巨大沖擊,?！?/p>

冥王星掩星

精確地獲知恒星的位置和運(yùn)動不僅是研究銀河系的性質(zhì)和演化以及測量恒星星系距離的的基礎(chǔ)，而且也有許多更“接地氣”的應(yīng)用,，比如運(yùn)用我們的太陽系中,。今年七月，冥王星從一顆遙遠(yuǎn)而晦暗的恒星前運(yùn)行而過,。這顆恒星漸漸地消失在冥王星的背影中而后又重新出現(xiàn),，這一過程為我們探究冥王星這顆矮行星的大氣提供了不可多得的良機(jī)。

這次掩星現(xiàn)象僅僅在一個橫貫歐洲的狹窄帶狀區(qū)域內(nèi)可以觀測到———這與日全食的本影在地球表面所劃過的路徑類似,。因而,，對這顆恒星精準(zhǔn)的定位成了指導(dǎo)地面望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)它的關(guān)鍵。在為此而特地提早發(fā)布的這顆恒星的蓋亞數(shù)據(jù)中,，比先前精度提高了10倍的位置信息構(gòu)成了成功觀測這次罕見天文事件的必要條件,。

自1988年以來的早期研究陸續(xù)發(fā)現(xiàn)冥王星稀薄大氣的壓力正在令人費解地上升，并暗示這上升似乎發(fā)生了暫停 ,。而事實上這顆矮行星正在駛離太陽,，這本應(yīng)造成它大氣的冷卻而使氣壓降低。

Brown博士說道：“這三個例子充分說明了蓋亞當(dāng)前和未來的數(shù)據(jù)將會怎樣革命性地改變天文學(xué)的方方面面,，讓我們可以從我們的近鄰,，到整個太陽系，再到銀河系甚至從更大的宇宙尺度上來審視我們在整個宇宙中的位置,?！?/p>

這第一批發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示蓋亞任務(wù)正行駛在朝向它終極目標(biāo)的軌道上。這個目標(biāo)便是：在三維空間中以前所未有的精度繪制銀河系中星體總數(shù)量的1%,，即十億顆恒星的位置,、距離和運(yùn)動。

“一路走到今天并非一帆風(fēng)順：蓋亞任務(wù)遭遇過許許多多技術(shù)挑戰(zhàn),，而我們必須采取廣泛的合作才能學(xué)會怎樣應(yīng)對它們,。”歐空局蓋亞任務(wù)總指揮Fred Jansen說到,，“但是現(xiàn)在,，衛(wèi)星發(fā)射之后的1000天，感謝所有參與者的出色工作,，我們可以萬分激動地發(fā)布第一個數(shù)據(jù)集,，并期待著下一個數(shù)據(jù)集的發(fā)布，必將完全釋放蓋亞的潛力,，并使我們從前所未有的角度重新探索我們的星系,。”

編者按：

獲取蓋亞的第一批數(shù)據(jù)可訪問http://archives.esac./gaia

第一版數(shù)據(jù)內(nèi)容于今日（9月14日）在歐空局歐洲空間天文中心設(shè)在西班牙馬德里卡尼亞達(dá)新鎮(zhèn)的媒體見面會上發(fā)布,。

十五篇關(guān)于描述第一版數(shù)據(jù)及其驗證過程的論文將發(fā)表在《天文學(xué)和天體物理（Astronomy & Astrophysics）》的一份特刊上,。

蓋亞是一項測量銀河系和臨近星系中十億顆恒星位置的歐空局任務(wù),，目的在于構(gòu)建目前最精確的銀河系三維星圖并解答關(guān)于它的結(jié)構(gòu)、起源和演化的科學(xué)問題,。

一個龐大的,，由遍布?xì)W洲的科學(xué)家、軟件工程師,、數(shù)據(jù)處理和分析委員會構(gòu)成的專家團(tuán)隊負(fù)責(zé)蓋亞數(shù)據(jù)的處理和檢驗,。這個團(tuán)隊由各歐空局成員國出資支持。他們的最終目標(biāo)是生成蓋亞星表,。對數(shù)據(jù)的科學(xué)探索只有在它們完全公之于眾后才能開始,。

數(shù)據(jù)處理和分析委員會成員來自20個歐洲國家（奧地利，比利時,，捷克,，丹麥，愛沙尼亞,，芬蘭,，法國，德國,，希臘,，匈牙利，愛爾蘭,，意大利,，荷蘭，波蘭,，葡萄牙,，斯洛文尼亞，西班牙,，瑞士,，瑞典和英國）以及域外國家（阿爾及利亞，巴西,，以色列和美國）,。

此外，歐空局的數(shù)據(jù)處理中心也為委員會提供了大力支持,。該數(shù)據(jù)處理中心是所有蓋亞數(shù)據(jù)處理活動的中轉(zhuǎn)站。（翻譯：石樂 校核：Linda）