盖亚地下通道全景图(感谢盖亚卫星)

2013年12月,欧洲航天局(ESA)启动了盖亚任务,“盖亚”即是一个旨在测量天体运动位置的空间天文台。在5年任务的实施过程中,该天文台一直在研究总计10亿个物体——包括了遥远的恒星、行星、彗星、小行星、类星体等等——以创建有史以来最大、最精确的三维空间目录。

盖亚地下通道全景图(感谢盖亚卫星)(1)

伴随着2018年4月25日第二次盖亚数据的发布,天文学家们对我们的星系有了一些意义深远的发现。该发现是一张银河系的3D地图,它聚焦于OB恒星——银河系里最热、最亮、质量最大的恒星。通过这张3D地图,盖亚为天文学家提供了另一个研究工具,它可以用来探索我们星系的分布和组成,以及星系的过去和未来的演化。

盖亚地下通道全景图(感谢盖亚卫星)(2)

简单说来,绘制银河系的结构是困难的,因为银河系是一个扁平的盘状结构的,具有螺旋臂状的特征;同时重现盘内恒星的分布状况是非常具有挑战性的。这是由于太阳系像我们星系里的大多数恒星一样,是被镶嵌于星系盘内部的。因此,天文学家不得不依靠对其他星系的观测来更好地了解我们自己的星系的模样。

盖亚地下通道全景图(感谢盖亚卫星)(3)

图解:欧洲航天局的盖亚天文台目前正在执行一项为期五年的任务——绘制银河系的恒星图

这就是盖亚观测所到的超过10亿个物体的三维位置和二维运动发挥作用之地。凯文·贾丁,是一名软件开发人员,也是一名业余的天文学家,他善于运用天文数据绘制出银河系地图;利用距离太阳1万光年以内的4万颗OB恒星的数据信息,凯文·贾丁就可以创造出这幅全面而恢弘的银河系地图。

由于OB恒星的寿命相对较短,只少达几千万年,OB恒星大多被发现于靠近他们自身形成点的地方。在它们的生命周期里,这些恒星会产生出大量的紫外线辐射,而且这些辐射可以迅速电离周围的星际气体。因此,它们可以准确地用来追踪年轻恒星的总体分布状况、恒星形成的地点以及星系的悬臂。

盖亚地下通道全景图(感谢盖亚卫星)(4)

正如凯文·贾丁在其博客上解读这幅星系地图:

“在欧洲航天局盖亚任务组的科学家以及莱顿大学和海德堡大学研究人员的共同帮助下,我完成绘制了这幅地图。这幅地图包括了恒星密度的等值面,它描绘的是盖亚DR2释放中较热的O、B和A类行星的浓度;还包括了约5000颗极热的电离恒星、尘埃云和HII区域。更为厉害的是,这幅地图既可以在银河系的上方以平面的形式观看,也可以在Gaia Sky中以真正的3D形式观看。”

盖亚地下通道全景图(感谢盖亚卫星)(5)

通过这种方式,凯文·贾丁可以绘制一幅以太阳为中心的地图并且这幅地图展现了跳出星系之外来观察的星系盘。为了对盖亚恒星表中的大量恒星进行信息处理,凯文使用了一种经常用于使器官和骨骼组织可视化的CT扫描技术,这项技术被称为密度等值面,其中光滑的表面表示三维空间内的恒定值点。

盖亚地下通道全景图(感谢盖亚卫星)(6)

图解:凯文·贾丁绘制的银河系距离地球3000秒差距的地图

资料来源:《银河地图》/凯文·贾丁

这将会使得不同密度的区域实现可视化;在此情况之下,根据电离恒星的密度的不同,星系盘内不同区域是由不同颜色来表示的。密度最高的区域用粉紫色阴影表示,中等密度的区域用紫色(蓝色)表示,低密度区域用深蓝色表示。

凯文·贾丁还参考了其他天文调查结果的数据来绘制星际尘埃(绿色的)和已知电离气体云(红色的)浓度图。如图可见,这张图从外观上来看是不寻常的,恒星自身似乎是密集排列在从核心向外延伸的辐条中,而不是在螺旋臂中。这是由于尘埃云遮蔽了后面恒星的视野,并且恒星自身是沿着特定的视线分布的。

在博客上,凯文·贾丁表示很骄傲自己能够成功绘制这一幅地图,并且很感激帮助自己实现自已目标的人们。他写道“有时候,梦想真的会成真”。“我可以宣告世界,一张距离太阳3000秒差距的(也就是大约一万光年的)详细的地图已然诞生。”

盖亚地下通道全景图(感谢盖亚卫星)(7)

这张图是第二次发布的盖亚数据的大突破,这将帮助天文学家更多地了解构成我们星系的恒星种类、它的整体结构、以及银河系未来可能演化的方向。盖亚数据的第三次发布计划将于2020年底发布,最终的目录也将于2020年内发布。

与此同时,盖亚任务也将一直持续到2020年底,并且这一延期的决定也得到了批准。Gaia Sky是一个实时的三维天文学可视化软件,是为海登堡大学的天文研究所的盖亚任务而开发的,这张地图的交互式版本也可以作为Gaia Sky的一部分使用。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. universetoday- OCaesar

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