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蓋亞地下通道全景圖

生活 更新时间:2025-01-01 19:28:55

2013年12月,歐洲航天局(ESA)啟動了蓋亞任務,“蓋亞”即是一個旨在測量天體運動位置的空間天文台。在5年任務的實施過程中,該天文台一直在研究總計10億個物體——包括了遙遠的恒星、行星、彗星、小行星、類星體等等——以創建有史以來最大、最精确的三維空間目錄。

蓋亞地下通道全景圖(感謝蓋亞衛星)1

伴随着2018年4月25日第二次蓋亞數據的發布,天文學家們對我們的星系有了一些意義深遠的發現。該發現是一張銀河系的3D地圖,它聚焦于OB恒星——銀河系裡最熱、最亮、質量最大的恒星。通過這張3D地圖,蓋亞為天文學家提供了另一個研究工具,它可以用來探索我們星系的分布和組成,以及星系的過去和未來的演化。

蓋亞地下通道全景圖(感謝蓋亞衛星)2

簡單說來,繪制銀河系的結構是困難的,因為銀河系是一個扁平的盤狀結構的,具有螺旋臂狀的特征;同時重現盤内恒星的分布狀況是非常具有挑戰性的。這是由于太陽系像我們星系裡的大多數恒星一樣,是被鑲嵌于星系盤内部的。因此,天文學家不得不依靠對其他星系的觀測來更好地了解我們自己的星系的模樣。

蓋亞地下通道全景圖(感謝蓋亞衛星)3

圖解:歐洲航天局的蓋亞天文台目前正在執行一項為期五年的任務——繪制銀河系的恒星圖

這就是蓋亞觀測所到的超過10億個物體的三維位置和二維運動發揮作用之地。凱文·賈丁,是一名軟件開發人員,也是一名業餘的天文學家,他善于運用天文數據繪制出銀河系地圖;利用距離太陽1萬光年以内的4萬顆OB恒星的數據信息,凱文·賈丁就可以創造出這幅全面而恢弘的銀河系地圖。

由于OB恒星的壽命相對較短,隻少達幾千萬年,OB恒星大多被發現于靠近他們自身形成點的地方。在它們的生命周期裡,這些恒星會産生出大量的紫外線輻射,而且這些輻射可以迅速電離周圍的星際氣體。因此,它們可以準确地用來追蹤年輕恒星的總體分布狀況、恒星形成的地點以及星系的懸臂。

蓋亞地下通道全景圖(感謝蓋亞衛星)4

正如凱文·賈丁在其博客上解讀這幅星系地圖:

“在歐洲航天局蓋亞任務組的科學家以及萊頓大學和海德堡大學研究人員的共同幫助下,我完成繪制了這幅地圖。這幅地圖包括了恒星密度的等值面,它描繪的是蓋亞DR2釋放中較熱的O、B和A類行星的濃度;還包括了約5000顆極熱的電離恒星、塵埃雲和HII區域。更為厲害的是,這幅地圖既可以在銀河系的上方以平面的形式觀看,也可以在Gaia Sky中以真正的3D形式觀看。”

蓋亞地下通道全景圖(感謝蓋亞衛星)5

通過這種方式,凱文·賈丁可以繪制一幅以太陽為中心的地圖并且這幅地圖展現了跳出星系之外來觀察的星系盤。為了對蓋亞恒星表中的大量恒星進行信息處理,凱文使用了一種經常用于使器官和骨骼組織可視化的CT掃描技術,這項技術被稱為密度等值面,其中光滑的表面表示三維空間内的恒定值點。

蓋亞地下通道全景圖(感謝蓋亞衛星)6

圖解:凱文·賈丁繪制的銀河系距離地球3000秒差距的地圖

資料來源:《銀河地圖》/凱文·賈丁

這将會使得不同密度的區域實現可視化;在此情況之下,根據電離恒星的密度的不同,星系盤内不同區域是由不同顔色來表示的。密度最高的區域用粉紫色陰影表示,中等密度的區域用紫色(藍色)表示,低密度區域用深藍色表示。

凱文·賈丁還參考了其他天文調查結果的數據來繪制星際塵埃(綠色的)和已知電離氣體雲(紅色的)濃度圖。如圖可見,這張圖從外觀上來看是不尋常的,恒星自身似乎是密集排列在從核心向外延伸的輻條中,而不是在螺旋臂中。這是由于塵埃雲遮蔽了後面恒星的視野,并且恒星自身是沿着特定的視線分布的。

在博客上,凱文·賈丁表示很驕傲自己能夠成功繪制這一幅地圖,并且很感激幫助自己實現自已目标的人們。他寫道“有時候,夢想真的會成真”。“我可以宣告世界,一張距離太陽3000秒差距的(也就是大約一萬光年的)詳細的地圖已然誕生。”

蓋亞地下通道全景圖(感謝蓋亞衛星)7

這張圖是第二次發布的蓋亞數據的大突破,這将幫助天文學家更多地了解構成我們星系的恒星種類、它的整體結構、以及銀河系未來可能演化的方向。蓋亞數據的第三次發布計劃将于2020年底發布,最終的目錄也将于2020年内發布。

與此同時,蓋亞任務也将一直持續到2020年底,并且這一延期的決定也得到了批準。Gaia Sky是一個實時的三維天文學可視化軟件,是為海登堡大學的天文研究所的蓋亞任務而開發的,這張地圖的交互式版本也可以作為Gaia Sky的一部分使用。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. universetoday- OCaesar

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