盖亚探测器揭秘银河系演化：12年观测任务收官，数据遗产将延续至2030年代
盖亚探测器揭秘银河系演化：12年观测任务收官，数据遗产将延续至2030年代
2025年1月15日，欧洲空间局（ESA）的“盖亚”（Gaia）探测器正式结束了其长达12年的科学观测任务。自2013年12月19日发射升空以来，这个“礼帽”形状的探测器一直在为银河系绘制精确的3D地图。然而，由于用于旋转的冷气体推进剂即将耗尽，“盖亚”不得不停止数据收集工作。
尽管科学观测任务已经结束，但这并不意味着“盖亚”对空间科学的影响就此终结。哈佛-史密森天体物理中心（CfA）研究员卡里姆・埃尔-巴德里（Kareem El-Badry）表示：“在我看来，‘盖亚’任务并未结束，只是数据收集阶段告一段落。我预计‘盖亚’最重要的成果尚未到来，尤其是在我感兴趣的双星和黑洞研究领域。”
在过去的12年中，“盖亚”对银河系内及周边的近20亿颗恒星和其他天体进行了详细观测，记录了它们的运动、光度、温度和组成等信息。这些数据旨在构建有史以来最庞大、最精确的局部宇宙3D地图。自2016年9月14日首次发布数据以来，“盖亚”团队已陆续发布了三次数据，最近一次是在2022年6月13日。
盖亚探测器通过三台仪器多次测量恒星的位置、距离、运动、亮度变化、组成及其他众多特性。这使得盖亚成功实现了其最重要的目标——描绘最大、最精确的银河系地图，并以前所未有的方式展现我们的家园银河系。它与以往模型相比有很多变化，因为盖亚改变了我们对银河系的想象，甚至一些基本观念也被修正，例如银河系中央棒的旋转、盘面的扭曲、旋臂的详细结构，以及太阳系附近的尘埃。
盖亚对恒星距离、运动及特性的多次测量，是进行“银河考古学”的关键，揭示了银河系复杂历史中的失落环节，帮助我们了解自身起源。从探测其他银河系的“幽灵”及与银河系早期合并的古老恒星流，到发现银河系目前正在与人马座矮星系碰撞的证据，盖亚正重写银河系的历史，并对未来作出预测。
在观测银河系恒星的过程中，盖亚还发现了其他天体，从太阳附近的小行星，到银河系外的星系和类星体。例如，盖亚精确测量了超过15万颗小行星的轨道，并揭示了其中数百颗小行星可能拥有卫星；它还构建了包含约130万颗类星体的最大3D地图，其中最遥远的类星体光芒来自宇宙仅有15亿岁时。盖亚还发现了一种新型黑洞，包括一个位于天鹰座、距地球不到2000光年的黑洞，其质量为太阳的33倍——这是首次在银河系内观测到如此大的恒星级黑洞。
尽管“盖亚”的“眼睛”已经闭上，但它为人类探索宇宙留下的宝贵遗产将继续照亮未来的科学之路。盖亚团队正在为盖亚第四次数据发布（GR4）做准备，预计在2026年年中之前发布。ESA表示，GR4将基于五年半的观测数据，不仅在数据量上超越此前的GR3，质量也将显著提升。此外，团队还计划在未来发布GR5，这是“盖亚”任务的最终数据发布，将包含长达10.5年的恒星观测数据。不过，GR5预计要到2030年代才能发布。
埃尔-巴德里指出：“目前发布的数据不到‘盖亚’全部数据的三分之一，最终数据要到2030年代才能用于科学研究。处理这些数据需要大量的人力和计算资源。”这意味着，基于“盖亚”数据的研究成果将在未来多年内持续涌现。
此外，“盖亚”还将成为科学家测试和改进航天器及仪器控制的实验平台。这些测试将在“盖亚”停留于地球和太阳之间的引力稳定点——拉格朗日点2（L2）——期间进行，持续数周。随后，“盖亚”将离开L2，进入一条远离地月系统的新轨道，以避免干扰其他航天器。预计到2025年3月或4月，“盖亚”将进入其最终轨道，彻底脱离地球引力范围。
ESA表示，关于“盖亚”的“钝化”处理（即关闭其所有系统）以及如何纪念这一开创性任务的结束，更多细节将在不久后公布。尽管“盖亚”的科学观测任务已经结束，但其科学团队并未停下脚步。他们正在为盖亚第四次数据发布（GR4）做准备，预计在2026年年中之前发布。ESA表示，GR4将基于五年半的观测数据，不仅在数据量上超越此前的GR3，质量也将显著提升。此外，团队还计划在未来发布GR5，这是“盖亚”任务的最终数据发布，将包含长达10.5年的恒星观测数据。不过，GR5预计要到2030年代才能发布。
埃尔-巴德里指出：“目前发布的数据不到‘盖亚’全部数据的三分之一，最终数据要到2030年代才能用于科学研究。处理这些数据需要大量的人力和计算资源。”这意味着，基于“盖亚”数据的研究成果将在未来多年内持续涌现。
此外，“盖亚”还将成为科学家测试和改进航天器及仪器控制的实验平台。这些测试将在“盖亚”停留于地球和太阳之间的引力稳定点——拉格朗日点2（L2）——期间进行，持续数周。随后，“盖亚”将离开L2，进入一条远离地月系统的新轨道，以避免干扰其他航天器。预计到2025年3月或4月，“盖亚”将进入其最终轨道，彻底脱离地球引力范围。
ESA表示，关于“盖亚”的“钝化”处理（即关闭其所有系统）以及如何纪念这一开创性任务的结束，更多细节将在不久后公布。