歐洲空間局 ESA 發射的 蓋亞 太空望遠鏡,怎樣繪製銀河系3D 全景圖?

時間 2021-05-05 19:23:39

1樓:「已登出」

非天文專業人士,只能大致說一說原理。

蓋亞是上一代天文測量衛星「依巴谷」的後續型號。目的是以前所未有的極高精度測量銀河系內超過10億顆恆星到太陽系的方向、距離和各自的運動速度,從而據此繪製出銀河系的3D結構。

人們測量周圍恆星到太陽系的距離有多種方法,其中最直接的被稱為「恆星視差法」。舉起一根手指在眼前,只用左眼和只用右眼去看,手指相對於背景的位置是不一樣的,這是因為左右眼之間有距離,相對於手指的方向角度不一樣。對恆星也是這樣,地球在左端和右端,離著相當於地球軌道直徑的3億公里去看離我們比較近的同一顆恆星,它相對於遠為遙遠的背景星的位置也是有變化的。

只是由於恆星距離太陽非常遠,這個角度的變化非常小。離我們最近的恆星的視差也不到1角秒,1角秒等於1角分的1/60,1度的1/3600,肉眼看月亮的直徑大約是0.5度。

相比起其他測量方法,恆星視差法不需要任何估算值,只要能測量出足夠精確的恆星的視差,就可以計算出足夠精確的恆星到太陽的距離。遺憾的是要在地球上做到這一點太難了,大氣的擾動會帶來1-2角秒的誤差,最好的天文台址也難有0.5角秒以下的視寧度。

而且恆星離太陽系越遠,視差就越小,也就越難測出正確的大小。在進入太空時代以前,天文學家們只測量過非常少的足夠近和明亮的恆星的距離。後來發射公升空的依巴谷衛星大大彌補了這一項空白,它可以以0.

001角秒的精度測量恆星的位置,進而計算出了距離地球1000多光年以內的10萬顆以上的恆星的距離,大大提高了恆星視差法的測量範圍。,提高了它們的精確度。

但是對於直徑10萬光年級別的銀河系,1000多光年的測量半徑是遠遠不夠的。這是歐空局研製新一代測量衛星蓋亞的原因。它的精度比依巴谷衛星又高出百倍以上,對於足夠亮的恆星(視星等10等以上)可以達到10微角秒(百萬分之一角秒)以內的精度。

對於暗弱10000倍的觀測亮度下限的20等恆星也有100-300微角秒。這將使得它的測量範圍擴充套件到數萬光年以外,尺度至少覆蓋半個銀河系(但適合觀測的目標約佔銀河系恆星總數的約1%)。

蓋亞將在未來5年裡巡天約70遍,得到每乙個目標星體一年內的不同時間和不同年份的精確位置。通過對資料的整合計算可以得到這些星體各自的方位、距離、與視線垂直的運動速度的方向和大小,同時會對這些恆星進行分光觀測,測量光譜中譜線出現紅移或紫移的程度,計算視線方向上的速度分量,從而得出真實的運動速度。此外還會測量記錄各個星體的亮度和變化。

算是對銀河系裡的恆星來一次迄今為止最詳細的人口普查。

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