歐空局蓋亞衛(wèi)星空間天文臺(tái)是一項(xiàng)雄心勃勃的任務(wù)，通過(guò)對(duì)超過(guò)10億顆恒星進(jìn)行高精度測(cè)量，構(gòu)建我們銀河系的三維地圖。然而，在繪制遙遠(yuǎn)恒星地圖的旅途中，蓋亞正在給離我們太陽(yáng)系家更近的一個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)革命性變化。

通過(guò)精確繪制恒星圖，蓋亞衛(wèi)星正在幫助天文學(xué)家追蹤“丟失”的小行星。利用恒星發(fā)現(xiàn)小行星：蓋亞衛(wèi)星通過(guò)重復(fù)掃描整個(gè)天空來(lái)繪制銀河圖。

在蓋亞衛(wèi)星任務(wù)過(guò)程中，對(duì)其超過(guò)10億顆目標(biāo)恒星中的每一顆都進(jìn)行了大約70次觀察，以研究它們的位置和亮度是如何隨著時(shí)間的推移而變化。這些恒星離地球如此之遠(yuǎn)，以至于它們?cè)趫D像之間的運(yùn)動(dòng)非常小，因此蓋亞必須如此精確地測(cè)量它們的位置，才能注意到其中的不同之處。然而，有時(shí)蓋亞衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)發(fā)出微弱的光源，從天空某一區(qū)域的一幅圖像移動(dòng)到下一幅圖像，甚至在消失之前只在一張圖像中被發(fā)現(xiàn)。

要如此快速地穿過(guò)蓋亞的視野，這些物體必須位于離地球更近的地方。通過(guò)對(duì)照已知太陽(yáng)系天體的目錄檢查這些天體位置，這些天體中的許多都是已知小行星。然而，其中一些被確認(rèn)為是潛在的新探測(cè)，然后由天文學(xué)團(tuán)體通過(guò)太陽(yáng)系天體蓋亞衛(wèi)星后續(xù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行跟蹤，通過(guò)這一過(guò)程，蓋亞衛(wèi)星成功發(fā)現(xiàn)了新的小行星。這些直接的小行星觀測(cè)對(duì)太陽(yáng)系科學(xué)家來(lái)說(shuō)很重要。

小行星追蹤能手

然而，蓋亞衛(wèi)星對(duì)恒星位置的高度精確測(cè)量，為小行星追蹤提供了更具影響力的間接好處。當(dāng)我們觀察小行星時(shí)，會(huì)觀察它相對(duì)于背景恒星的運(yùn)動(dòng)，以確定它的軌跡，并預(yù)測(cè)它未來(lái)的位置。這意味著我們?cè)绞菧?zhǔn)確地知道恒星的位置，就越能可靠地確定一顆小行星從它們前面經(jīng)過(guò)的軌道。在與歐洲南方天文臺(tái)(ESO)的合作下，研究團(tuán)隊(duì)參與了一項(xiàng)針對(duì)TC4的觀測(cè)活動(dòng)。

TC4是一顆定于經(jīng)過(guò)地球的小行星，不幸的是，自從2012年首次發(fā)現(xiàn)這顆小行星以來(lái)，隨著它從地球上退去，它變得越來(lái)越微弱，最終變得看不到。在即將到來(lái)的觀測(cè)任務(wù)中，它將出現(xiàn)在天空中的什么地方并不為人所知。小行星可能出現(xiàn)的天空區(qū)域，比望遠(yuǎn)鏡一次可以觀測(cè)到的區(qū)域要大。因此，天文學(xué)家必須找到一種方法來(lái)改進(jìn)對(duì)小行星位置的預(yù)測(cè)。

研究人員回顧了2012年最初發(fā)現(xiàn)的觀測(cè)，蓋亞衛(wèi)星后來(lái)對(duì)圖像背景中一些恒星的位置進(jìn)行了更準(zhǔn)確測(cè)量，用這些來(lái)更新數(shù)據(jù)分析小行星軌跡，并預(yù)測(cè)它將出現(xiàn)在哪里。研究人員用蓋亞衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了預(yù)測(cè)的天空區(qū)域，第一次嘗試就發(fā)現(xiàn)了TC4小行星，真是出乎意料。下一個(gè)研究目標(biāo)是精確測(cè)量小行星的位置，但在新圖像中，可供參考的恒星很少。

舊星表中列出的恒星有17顆，蓋亞測(cè)量的新恒星只有4顆，所以用這兩組數(shù)據(jù)都進(jìn)行了計(jì)算。未來(lái)，當(dāng)這顆小行星被其他團(tuán)隊(duì)多次觀測(cè)，它的軌道也更為人所知時(shí)，很明顯，研究只用4顆蓋亞恒星進(jìn)行的測(cè)量，比用17顆恒星進(jìn)行的測(cè)量要準(zhǔn)確得多，這真的很令人驚訝。同樣的技術(shù)正在應(yīng)用于從未“丟失”的小行星，使研究人員能夠使用蓋亞衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，比以往任何時(shí)候都更準(zhǔn)確地確定它們的軌跡和物理性質(zhì)。

與太陽(yáng)共舞

這有助于天文學(xué)家更新小行星種群模型，并加深我們對(duì)小行星軌道如何發(fā)展的理解，例如，通過(guò)測(cè)量微妙的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)在將小型小行星推入，可能看到它們與地球相撞的軌道方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。為了對(duì)其他恒星位置進(jìn)行如此精確的測(cè)量，蓋亞與我們太陽(yáng)有著復(fù)雜的關(guān)系，蓋亞衛(wèi)星繞日地系統(tǒng)的第二個(gè)拉格朗日點(diǎn)L2運(yùn)行。這個(gè)位置讓太陽(yáng)、地球和月亮都在蓋亞身后：

能讓蓋亞衛(wèi)星在不受它們干擾的情況下，觀察天空的很大一部分。蓋亞衛(wèi)星也處于均勻的熱輻射環(huán)境中，經(jīng)歷了穩(wěn)定的溫度。然而，蓋亞衛(wèi)星不能完全落入地球的陰影中，因?yàn)楹教炱魅匀灰蕾囂?yáng)能。由于圍繞L2點(diǎn)的軌道不穩(wěn)定，小的擾動(dòng)可能會(huì)積聚起來(lái)，并看到航天器走向日食。蓋亞衛(wèi)星在歐空局位于達(dá)姆施塔特的ESOC任務(wù)控制中心。

飛行控制團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)修正航天器的軌跡，使其保持在正確的軌道上，遠(yuǎn)離地球的陰影，他們確保蓋亞衛(wèi)星仍然是有史以來(lái)最穩(wěn)定和最準(zhǔn)確的航天器之一。

博科園｜研究/來(lái)自：歐空局ESA

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