6 月 13 日美国东部时间早上 6 点，世界各地的天文学家涌入了盖亚档案：这是欧洲航天局 (ESA) 银河系测绘全球天体测量干涉仪（盖亚）任务的每一条数据的着陆网页。经过多年对航天器测量的数亿颗恒星的运动、速度、亮度、成分和其他属性进行校准和验证，任务官员最终向公众发布了数据版本 3 (DR3)。在阅读新闻稿和在 Twitter 上发布望远镜主题蛋糕的照片之间，科学家们开始在 DR3 中搜寻黑洞、小行星、银河考古学、系外行星等方面的下一个重大发现。
在发布后几分钟内，欧空局公布了更新的三维银河系地图，并发布了关于我们周围数十亿颗恒星的大量新信息——它们的组成、运行方向、速度和年龄——所有这些都是为了服务于盖亚的基本目标，即勘测天空，以便更好地了解我们的星系。
“我没想到我们会有这么好的覆盖范围。所有那些地图——我的下巴都掉下来了，”意大利国家天体物理研究所都灵天体物理天文台的天文学家罗纳德·德里梅尔说，他也是盖亚数据处理和分析联盟 (DPAC) 的成员，自 1990 年代后期以来一直从事盖亚项目。
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德里梅尔在发布前花了几个月的时间仔细检查盖亚的一些观测结果——时间刚刚够整理出一篇论文，这是 DPAC 团队撰写的众多论文之一，以展示 DR3 的可能性。借助超过 3300 万颗恒星的三维轨迹的新测量数据（包括它们朝向和远离我们的运动，而不仅仅是横跨天空的运动），德里梅尔和他的同事绘制了我们星系不同部分的恒星运动图，特别是银河系两条后缘旋臂和它们之间扁平的棒状中心。了解这些不同区域中的恒星今天的运动方式可以帮助研究人员逆向工程我们星系独特的螺旋形状的出现，并了解这种结构如何在其他星系中产生。
图片来源：ESA/Gaia/DPAC (CC BY-SA 3.0 IGO)
“现在我们进入了一个时代，至少对于银河系来说，我们可以看到所有这些非常动态的事情正在发生，”纽约市熨斗研究所计算天体物理学中心 (CCA) 的天文学家阿德里安·普莱斯-惠兰说，他是一篇新论文的合著者，该论文在 DR3 发布后仅一天发布到预印本服务器 arXiv.org 上。他们使用 DR3 中更新的恒星运动来寻找银河系结构中受到事件干扰的迹象，例如我们与人马座矮星系之间的近距离接触——人马座矮星系是一个小型星系残余，被困在我们自身周围的死亡螺旋中。研究这个和其他“卫星”星系有助于研究人员确定银河系混乱历史中的关键事件，揭示史诗般的星系间碰撞和近距离接触，这些碰撞和近距离接触在数十亿年的时间里产生了我们熟悉的恒星螺旋。“我们星系的历史是随着时间的推移而坠落并被银河系吸收的东西——这既与我们星系的形成有关，也对我们在星系中看到的结构产生影响，”普莱斯-惠兰解释道。
盖亚测量的精确运动也是识别星系内较小规模系统的关键，包括双星，以及围绕更奇特的天体物理物体（如中子星和黑洞）运行的恒星。这些密集的“恒星遗骸”本质上是大质量恒星死亡后的残余物。如果这些大质量恒星位于双星系统中，天文学家的理论预测，遗骸将继续围绕它们尚未死亡的伴星运行，因此研究人员预计很快就会从盖亚数据中找到双星中的黑洞。
“我们都对黑洞感到兴奋；每个人都渴望找到黑洞，”CCA 的天文学家凯蒂·布雷维克说。在发布后的几天里梳理了 DR3 中庞大的新双星系统目录后，尽管如此，“我们就像，‘真的吗？什么都没有？没有一个巨大的黑洞在我们尖叫？’ 但没关系。我们的希望尚未破灭。”
布雷维克还有很多工作要做。“就我认为盖亚数据将带来的真正‘动力’科学而言，它只是能够观察双星——质量、种类和演化阶段各不相同的双星，”她说。自数据发布以来，布雷维克一直在改进盖亚双星系统数据的合成版本。为此，她使用数学模型生成恒星的人工种群，以便最终与真实的盖亚结果进行比较，从而找出我们当前理论中的漏洞。
恒星的乐趣并不仅限于双星。“我正在使用 [DR3] 立即做的事情之一是研究一个非常附近的恒星样本，”纽约市美国自然历史博物馆的天体物理学家杰奎琳·法赫蒂说。她希望解开恒星来自哪里以及未来要去哪里。DR3 中一个备受期待的新增功能帮助了法赫蒂的工作：恒星光谱，它绘制了恒星亮度如何根据波长或发射光的颜色而变化。光谱传递有关恒星温度和化学成分的信息。在光谱中识别出的不同元素的指纹可以精确定位可能在同一区域诞生的恒星。这有助于天文学家“倒转时钟”，弄清楚各种恒星种群是如何随着时间的推移而出现和演化的，同时也暗示了未来会发生什么，并允许研究预测未来几代恒星可能在何时、何地以及如何形成。
但不仅仅是恒星爱好者对光谱感到兴奋。DR3 还包含约 60,000 颗小行星的光谱。哈佛-史密森天体物理学中心的费德里卡·斯波托等研究人员可以使用这些光谱来了解遥远小行星的成分，并找到基于成分的“家族”，以帮助将分散的太空岩石与它们分裂出来的原始物体联系起来。斯波托想利用 DR3 对小行星运动的详细测量以及它们的光谱，回溯小行星的轨迹，以精确定位形成它们的关键撞击事件以及这些事件发生的时间。“如果你沿着整个主[小行星]带，所有的碰撞，你可以制作一个太阳系早期形成的时间表，”她说。
法赫蒂、德里梅尔、斯波托、普莱斯-惠兰和布雷维克都认为，DR3 中有足够的科学知识供几代天文学家研究，但这些数据仅来自盖亚观测的前 34 个月。随着任务的继续，还有多年的未触及的观测结果值得期待，天文学家们也知道这一点。“没有休息，”德里梅尔说，他的 DPAC 团队的同事自 2021 年底以来一直在研究下一个数据版本。
DPAC 成员兼法国蔚蓝海岸天文台的天文学家保罗·坦加说，到数据版本 4 (DR4)（预计在未来几年内发布）时，我们可以预期编目的小行星数量将翻一番。布雷维克将有更多的大质量恒星可以希望发现周围的黑洞，并且有更精确的恒星位置和轨迹可供使用，这让系外行星探险家们感到兴奋。
“我们正在查看盖亚数据，寻找恒星显示出受到一颗看不见的大质量行星的拉扯的证据，”美国宇航局艾姆斯研究中心（位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德）的天体物理学家塞恩·柯里说。通过使用盖亚来寻找恒星，这些恒星在其穿过天空的路径中显示出明显的行星引起的摆动，他希望识别出候选恒星系统，以便与其他望远镜进行后续研究，从而确认和描述那里的任何世界。
柯里需要的下一批数据将来自 DR4，但他和他的同事已经确信他们的行星搜寻方法有效，这是基于对早期版本的初步探索——而且他们并不是唯一的人。由特拉维夫大学天文学家阿维亚德·帕纳希领导的一个小组在最近被《天文学与天体物理学》接受发表的预印本论文中，证实了在早期盖亚数据中发现的前两颗系外行星。热气体巨行星 Gaia-1b 和 Gaia-2b 是在它们从地球轨道观测到的经过各自宿主恒星前方时被发现的，这导致每颗恒星在盖亚光学器件中的亮度瞬间下降。基于他们的技术的成功——并得到使用地面望远镜对行星进行的后续观测的支持——帕纳希和他的同事计划在新盖亚数据中搜索相同的亮度变化迹象，以寻找更多的系外行星，这为 DR3 可能进行的活动清单中增加了行星搜寻。
“其他人想要更性感的任务，”法赫蒂说，指的是诸如美国宇航局耗资 100 亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜及其类似昂贵的（且规模庞大的）拟议后继者等项目，这些项目计划在其他世界中寻找生命迹象。但盖亚任务的根本性质——对恒星进行全天巡天——是所有天体物理学的基础。它精确测量亮度以及通过其视线的物体的位置的能力使该任务成为各种天文学的强大通用工具。“这是宇宙的基本测量：距离测量，”法赫蒂说。“这是有史以来最伟大的距离测量天文台。”