圣诞节前三周，天文学家提前打开了他们的礼物之一。里面是一份最受欢迎的礼物——一个包含我们银河系内外超过十亿颗恒星的庞大星表，是同类星表中最为先进的。这个新的宝藏已经被投入使用，渴望的天文学家正在仔细研究它的数据，希望以前所未有的方式解开我们银河系最神秘的秘密。
这份礼物来自欧洲航天局 (ESA) 耗资 10 亿美元的盖亚望远镜，该望远镜于 2013 年发射，执行为期十年的任务，以测量我们银河系内外数十亿颗恒星的运动、位置和其他关键属性。12 月 3 日星期四，欧空局发布了新的巡天数据批次——称为盖亚早期数据发布 3 (EDR3)——其中包含有关十亿颗恒星的更新信息，包括对其位置和速度的更精确计算，这对天文学家来说是至关重要的工具。“恒星的距离精度提高了约 30%，自行精度提高了两倍，”荷兰莱顿大学的盖亚数据处理团队负责人安东尼·布朗说。“这是因为我们收集了 34 个月的观测数据，而不是之前发布的 22 个月。”
数十位天文学家立即将这些精细的计算投入使用，他们在星期四聚集在名为“盖亚冲刺”的虚拟“黑客马拉松”中。在 2018 年盖亚之前的数据发布中，这些天文学家在纽约市面对面会面。今年，由于 COVID-19，需要进行更远程的会议。通过使用即时通讯平台 Slack，并结合视频通话服务 Wonder 中的数字会议室，来自世界各地的天文学家能够在数据公开后立即实时交流和讨论数据。“我们都在同一天[处理]相同的数据集，但我们做的事情却大相径庭，”活动组织者之一，美国自然历史博物馆的杰基·法赫蒂说。“这就像一场科学派对。”
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华沙大学的 Łukasz Wyrzykowski 是参与者之一，他计划使用这些数据来寻找黑洞迹象，因为它们的引力弯曲了更遥远恒星的光线。特别是，他正在寻找大约是太阳重量五到十倍的小型所谓恒星质量黑洞。“我们只知道几十个这样的黑洞，”他说。“所以我们试图探测透镜效应。如果光线受到黑洞引力势的干扰，那么您就会看到黑洞本身的效果。” 盖亚提供了一种在新尺度上寻找此类效应的新方法。“只有盖亚才能为我们提供如此精确的测量，以便我们可以看到背景恒星由于这种透镜效应而产生的位移，”Wyrzykowski 说。不过，他指出，机会渺茫。如果存在任何此类事件，预计在盖亚数据的 20 亿颗恒星中只会发生一到两次。
在其他地方，耶鲁大学的安娜·博纳卡和熨斗研究所的阿德里安·普莱斯-惠兰正在使用 EDR3 寻找我们银河系中的暗物质团块。在整个银河系中都可以找到成群的恒星，这些恒星似乎以称为恒星流的有序队列移动。使用盖亚的精确数据，应该可以绘制出这些星流的运动，并寻找任何看起来异常密集或贫乏的区域。“我们注意到这些恒星应该一起移动，”博纳卡说。“然而，[在]一个有很多暗物质团块的星系中，分布[应该]看起来有点不同。” 这应该会导致星流中出现过度密度和密度不足，暗示着隐藏在我们视野之外的暗物质团块的引力影响。普莱斯-惠兰说，EDR3 已经提供了“更清晰的星流视图”，从而可以更轻松地标记可能的团块。
与此同时，加州大学伯克利分校的卡里姆·埃尔-巴德里正在寻找宽双星——彼此绕轨道运行但距离地球-太阳距离 10,000 到 100,000 倍的恒星。埃尔-巴德里说，早期发布的盖亚数据包含许多数据处理错误，这些错误使较远的恒星看起来更近，这使得识别宽双星变得困难。但在 EDR3 中，“到目前为止，他们似乎在过滤掉那些不良来源方面做得更好，”他说。这应该允许找到更多，这可能有助于进一步校准盖亚自身的数据。望远镜在计算恒星距离时存在少量不确定性，最远恒星的不确定性高达 20%，这可能会给数据分析带来问题。但埃尔-巴德里说，看到宽双星可以帮助解决这个问题，如果已知彼此绕轨道运行的两颗恒星的距离可以独立测量和比较的话。
盖亚利用称为天体测量学的技术来发现围绕其中一些恒星运行的系外行星的潜力也备受关注，该技术可以通过行星使其主恒星在天空平面上来回摆动的方式来探测行星的存在。虽然大多数新系外行星的发现预计要到望远镜第四次数据发布（四五年后）才会出现，但 2022 年初的完整数据发布 3 可能包含先前发现的系外行星的信息。“在 2022 年，希望一些已知的系外行星将具有天体测量，这将为我们提供有关这些系外行星质量的一些真实信息，”都灵天体物理天文台的盖亚团队成员罗纳德·德里梅尔说。“我们正在谈论的是大型系外行星，木星围绕其他恒星运行，并看到它们对其主恒星的影响，而不是小型类地系外行星。”
使用 EDR3 已经可以进行其他研究。例如，由于盖亚数据的改进，德里梅尔已经看到了一个恒星系统中先前假设的黑洞的证据。天文学家还能够通过测量数十亿光年外明亮物体类星体的距离来测量我们太阳系向银河系中心的加速度，得出的数字为每百万年每秒七公里。“这是一个非常小的数字，但我们能够用盖亚测量它，”布朗说。在未来的几周、几个月和几年里，还有更多令人兴奋的科学在等待着。“盖亚数据就像一场海啸席卷天体物理学，”英国莱斯特大学的马丁·巴斯托说，他是盖亚团队的成员，他在星期四宣布数据的虚拟新闻发布会上说。“这简直是变革性的。盖亚前后的天文学将变得面目全非。”