銀河的十億繁星：蓋亞，送回了人類最偉大的自拍

知識 09-24

作者：Ent

編輯：moogee

我們不知道第一個看見星星的人是誰。我們甚至不知道第一個看見星星的是什麼生物——蜣螂能夠利用夜空指引方向，但是它們的複眼所看到的恐怕只是模糊的光帶。第一雙抬頭看到璀璨星光的眼睛是什麼樣的，大概永遠不可能知道了。

唯一可以確知的是，32500年前，曾有一個人在一小段猛獁象牙上刻下了一個人形花紋。後世的希臘人將稱它為獵戶座。

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這塊猛獁象牙1979年出土於德國山地-多瑙縣。德國天文學家邁克爾·拉朋格魯克指出，它具有獵戶座的所有特徵——胳膊舉起，腿伸開，窄腰，腰間有劍，左腿較短。這一雕刻甚至反應出了三萬年前恆星自行導致的位置不同。圖片來源：BBC

晴朗無月的夜晚抬頭仰望，一個人的肉眼大約能見到3000顆恆星。然而，記錄每一顆星的位置是漫長而艱苦的工作。公元前129年，依巴谷在他的星表中記錄下了850顆恆星的位置。1627年，魯道夫星表記錄了超過1400顆恆星，其中1006顆的數據來自第谷·布拉赫帶領的全新觀測。1801年，拜望遠鏡所賜，傑羅姆·拉朗德的星表抵達了47000顆；而1976年，PPM星表已經收錄了378910顆星星的位置和運動。2000年的第谷第二星表收錄了全銀河系最亮的2539913顆恆星，但距離銀河系千億太陽的目標還有很遠很遠——

或者也沒有那麼遠。來自歐空局的蓋亞（Gaia）空間望遠鏡的第一批數據在北京時間9月15日公布，其中最引人關注的是2057050顆星星的位置、視差和自行；而當在最後一批數據到來時，我們將記錄銀河中的十億繁星。

「蓋亞」空間望遠鏡的藝術圖。圖片來源：ESA

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蓋亞是希臘神話中大地之神的名字，但蓋亞空間望遠鏡卻是距離地球最遠的：它位於月球的反面，在一條複雜的利薩如軌道上圍繞L2拉格朗日點運行；這裡不但躲開了地球大氣層的擾動，也能看到地球上被遮擋住的星體。它擁有地母之名，其實是地母的眼睛，伸到地球所不能及之處。

蓋亞空間望遠鏡的位置在L2附近，這裡能夠躲開地球大氣的種種影響。圖片來源：spacetelescope.org

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但它超越人類視力400000倍的眼睛又不僅僅用來記錄遙遠暗弱的恆星位置。1718年，埃德蒙·哈雷（哈雷彗星的那個哈雷）第一次發現，恆星並非像希臘人以為的那樣永恆不易，它們之間也是有相對運動的；星表應當記錄的不光有它們的位置和亮度，還有運動的速度和方向。知道了這些運動，我們就可以反推它們曾經的位置。

在1838年，弗里德里希·貝塞爾又第一個測得了恆星的距離。地球每年繞太陽運行一周，每6個月就會運行到太陽的反面。這3億千米的位置差，會讓恆星位置看起來也有微小的差異，越近的恆星差得越多。人們知道這一原理已經數百年，但直到貝塞爾的時代才終於有了足夠的技術和器材去真的記錄下這個差異；他令星圖第一次從二維變成了三維。

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依巴谷衛星，雖然發射時偏離了同步軌道，但依然完成了大部分觀測任務。

這意味著，我們將能夠以前所未有的精確程度知道銀河系廣大恆星的位置和運動。有了它們，我們終於可以開展期待已久的銀河考古學，懂得銀河系的歷史和塑造它的背後力量；而以這些數據為起點，構建出的尺子將能丈量整個宇宙。

從1993年蓋亞項目構思至今，人們等待它已經有二十多年。蓋亞首批數據最大的重頭戲是200萬亮星的精確位置、距離與運動，準確的距離意味著知道了恆星的真正發光能力，也就能夠獲得更加準確的恆星演化模型。這些數據對外發布時伴隨著蓋亞項目自己研究組的19篇搶先論文，但接下來數據就將公布給全世界的天文學家共同使用。在資料庫上線的幾小時內就已經有急不可耐的研究者完成了初步的比對工作，預計在接下來幾星期內可能就會有數百篇論文上線。銀河歷史，暗物質分布，新的地外行星，宇宙擴張速度，地面難以觀測的小行星，星空引力扭曲，類星體——無數新領域等待著它的革新。

而這些論文將展現出一個全新的銀河系和宇宙，它們構建的銀河圖景將是人類最偉大的自拍。

蓋亞的測量範圍。圖片來源：space.com

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