從地球觀察蓋亞以改善其星圖

雖然歐空局的蓋亞任務(wù)一直在調(diào)查太空中超過(guò)十億顆恒星，但天文學(xué)家一直在用世界各地的望遠(yuǎn)鏡(包括智利的歐洲南方天文臺(tái))監(jiān)測(cè)衛(wèi)星在天空中的位置，以進(jìn)一步改善蓋亞的軌道并最終提高準(zhǔn)確度。它的恒星人口普查。

一年前，蓋亞代表團(tuán)發(fā)布了期待已久的第二組數(shù)據(jù)，其中包括我們銀河系中超過(guò)十億顆恒星的高精度測(cè)量位置，距離指示和適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)。該目錄基于不到兩年的觀察和大約450名科學(xué)家和軟件工程師合作進(jìn)行的近四年的數(shù)據(jù)處理和分析，已經(jīng)在許多天文學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了轉(zhuǎn)型研究，過(guò)去產(chǎn)生了1000多種科學(xué)出版物。十二個(gè)月。

與此同時(shí)，在太空中，蓋亞不斷掃描天空并收集正在被碾壓的數(shù)據(jù)，以便在未來(lái)的發(fā)布中實(shí)現(xiàn)更高的恒星位置和運(yùn)動(dòng)精度，并能夠更深入，更詳細(xì)地研究我們?cè)谟钪嬷械奈恢?。但要達(dá)到Gaia最終目錄的預(yù)期準(zhǔn)確度，確定衛(wèi)星從地球的位置和運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要。

為此目的，ESA運(yùn)營(yíng)中心的飛行動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家利用各種技術(shù)的組合，從傳統(tǒng)的無(wú)線電跟蹤和測(cè)距到使用兩個(gè)無(wú)線電天線的同步觀測(cè) - 所謂的delta-DOR方法。在針對(duì)歐空局的獨(dú)特而新穎的方法中，對(duì)蓋亞的地基跟蹤還包括由全球范圍內(nèi)的中型望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)提供的光學(xué)觀測(cè)。

位于智利的歐洲南方天文臺(tái)(ESO)2.6米VLT測(cè)量望遠(yuǎn)鏡(VST)每年記錄蓋亞在天空中的位置約180個(gè)夜晚。

“這是一次令人興奮的地面空間合作，使用ESO的世界級(jí)望遠(yuǎn)鏡之一來(lái)錨定ESA十億星級(jí)測(cè)量員的開(kāi)拓性觀測(cè)結(jié)果，”ESA的Gaia項(xiàng)目科學(xué)家Timo Prusti說(shuō)。

“VST是挑選蓋亞運(yùn)動(dòng)的完美工具，”ESO觀察計(jì)劃辦公室負(fù)責(zé)人Ferdinando Patat補(bǔ)充說(shuō)。“利用ESO的一流地面設(shè)施之一來(lái)支持尖端的太空觀測(cè)，是科學(xué)合作的一個(gè)很好的例子。”

此外，位于西班牙加那利群島拉帕爾馬的2米利物浦望遠(yuǎn)鏡和在澳大利亞和美國(guó)運(yùn)營(yíng)2米望遠(yuǎn)鏡的Las Cumbres光學(xué)全球望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)在過(guò)去的五年中也在觀察蓋亞作為地面光學(xué)跟蹤(GBOT)活動(dòng)的一部分。

“蓋亞觀測(cè)需要一個(gè)特殊的觀測(cè)程序，”自2013年以來(lái)協(xié)調(diào)執(zhí)行ESO對(duì)蓋亞的觀測(cè)的Monika Petr-Gotzens解釋說(shuō)。“宇宙飛船就是我們所謂的'移動(dòng)目標(biāo)'，因?yàn)樗鄬?duì)于背景快速移動(dòng)明星跟蹤蓋亞是一個(gè)挑戰(zhàn)!“

在這些圖像中，蓋亞只是衛(wèi)星本身一直在測(cè)量的眾多恒星中的一個(gè)光點(diǎn)，因此需要進(jìn)行艱苦的校準(zhǔn)，以便將這一觀測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為可用于確定衛(wèi)星軌道的有意義數(shù)據(jù)。

根據(jù)對(duì)近17億顆恒星的測(cè)量結(jié)果，蓋亞對(duì)我們的銀河系和鄰近星系的全天空視野。該地圖顯示了2014年7月至2016年5月期間ESA衛(wèi)星在天空各部分觀測(cè)到的恒星的總亮度和顏色。較亮的區(qū)域表示特別明亮的恒星濃度較濃，而較暗的區(qū)域則對(duì)應(yīng)于天空中較少亮的恒星觀察到恒星。顏色表示是通過(guò)將總光量與Gaia在每片天空中記錄的藍(lán)光和紅光的量相結(jié)合而獲得的。主導(dǎo)圖像的明亮水平結(jié)構(gòu)是銀河系飛機(jī)，是我們家銀河系中大部分恒星的扁平圓盤(pán)。在圖像的中間，銀河系中心看起來(lái)生動(dòng)，充滿(mǎn)了星星。銀河系平面上的較暗區(qū)域?qū)?yīng)于星際氣體和塵埃的前景云，它們吸收了位于云層后面更遠(yuǎn)的恒星的光線。其中許多隱藏了新一代恒星誕生的恒星托兒所。在圖像上灑滿(mǎn)了許多球狀和開(kāi)放的星團(tuán) - 由相互引力結(jié)合在一起的恒星組，以及我們自己以外的整個(gè)星系。圖像右下方的兩個(gè)明亮物體是大小麥哲倫星云，兩顆繞銀河系運(yùn)行的矮星系。圖片來(lái)源：ESA / Gaia / DPAC，CC BY-SA 3.0 IGO 其中許多隱藏了新一代恒星誕生的恒星托兒所。在圖像上灑滿(mǎn)了許多球狀和開(kāi)放的星團(tuán) - 由相互引力結(jié)合在一起的恒星組，以及我們自己以外的整個(gè)星系。圖像右下方的兩個(gè)明亮物體是大小麥哲倫星云，兩顆繞銀河系運(yùn)行的矮星系。圖片來(lái)源：ESA / Gaia / DPAC，CC BY-SA 3.0 IGO 其中許多隱藏了新一代恒星誕生的恒星托兒所。在圖像上灑滿(mǎn)了許多球狀和開(kāi)放的星團(tuán) - 由相互引力結(jié)合在一起的恒星組，以及我們自己以外的整個(gè)星系。圖像右下方的兩個(gè)明亮物體是大小麥哲倫星云，兩顆繞銀河系運(yùn)行的矮星系。圖片來(lái)源：ESA / Gaia / DPAC，CC BY-SA 3.0 IGO

這需要使用蓋亞第二版的數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別過(guò)去五年收集的每幅圖像中的恒星，并計(jì)算衛(wèi)星在天空中的位置，精確度為20毫秒或更好(一弧秒相當(dāng)于歐元的大小)從大約四公里的距離看到的硬幣)。

“這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的過(guò)程：我們正在使用蓋亞對(duì)恒星的測(cè)量來(lái)校準(zhǔn)蓋亞宇宙飛船的位置，并最終改進(jìn)其對(duì)恒星的測(cè)量，”蒂莫解釋道。

地面觀測(cè)還提供了關(guān)鍵信息，以改善蓋亞通過(guò)空間的速度的確定，必須知道每秒幾毫米的精度。這對(duì)于校正被稱(chēng)為光的像差的現(xiàn)象是必要的 - 由于源和觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的入射光方向上的明顯失真 - 類(lèi)似于在雨中行走時(shí)傾斜一把傘的方式。

“經(jīng)過(guò)仔細(xì)和冗長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理后，我們現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了蓋亞地面觀測(cè)所需的準(zhǔn)確度，作為軌道確定的一部分，”天文學(xué)研究所的GBOT活動(dòng)負(fù)責(zé)人Martin Altmann表示，德國(guó)海德堡大學(xué)天文學(xué)中心，與法國(guó)巴黎天文臺(tái)的同事密切合作。

GBOT信息將用于改善我們對(duì)蓋亞軌道的了解，不僅包括未來(lái)的觀測(cè)，還包括前幾年從地球收集的所有數(shù)據(jù)，從而改善將來(lái)包含的數(shù)據(jù)產(chǎn)品版本。