当你抬头仰望夜空时，是否也曾好奇过满天的繁星究竟距离我们多遥远？它们又在朝着怎样的方向移动？或许你会认为，在科技高度发达的今天，天文学家肯定掌握了一切的答案。而事实却是，天文学家其实并不知道银河系中绝大部分恒星的确切位置和速度。现在，欧洲宇航局的盖亚卫星新发布的一系列数据正为我们进一步揭示银河系的许多细节。
盖亚的第二个数据发布包括了整片天空的高精度目录，囊括了位于近处与远处的天体。它包括太阳系中的小行星，以及银河系中的恒星群及其卫星（球状星团与附近星系）等物体。它还延伸到遥远的正用来定义新的天体参考系统的类星体。这张图表总结了这一综合数据集所涵盖的宇宙尺度，它为天文学界提供了广泛的研究课题。
盖亚卫星发射于2013年12月，自那之后它的两台望远镜便持续地被用于对天空进行扫描，其目标在于破译我们的银河系究竟是如何形成和演化的。盖亚运用的视差法，标记了附近恒星相对较远背景恒星的明显位置变化。在太空中，盖亚也可以看到恒星位置出现类似的微小变化。如果它在相隔六个月的不同位置上进行观测，就相当于用左右两只眼睛交替着看向手指。
当你知道视差、以及从盖亚到太阳的距离时，就可以用简单的三角函数来计算出盖亚与每颗恒星间的距离。
盖亚还能看到恒星随着时间的推移在天空平面中移动。如果我们知道与恒星的距离，这些“角度/时间”的单位可被转换为速度的物理单位（例如公里/秒）。然而，想要知道恒星在三维空间中的移动，则需要我们对垂直于沿视线方向的速度也进行测量。这需要一台星系中的“超速摄像机”！
一个普通的雷达超速摄像机会使用多普勒效应（由于运动引起的波的拉伸或挤压），对从汽车反弹回的信号中的无线电频率变化进行测量，从而计算出它们的速度。相似的，盖亚会通过测量从恒星发出的光线的频率变化，来计算它们的速度。如果恒星朝我们移动，发出的星光越蓝；如果恒星远离我们，则发出的星光更红。这在天文学中被称为径向速度。
2016年，盖亚首次发布了近200万颗恒星距离的数据，但其中并不包括任何径向速度。然而，通过许多不同的地基望远镜，我们已经测量了约40万颗恒星的径向速度。而这次的数据发布包括近17亿颗恒星的天空位置和亮度信息，还有超过700万颗恒星的径向速度。这不仅使盖亚成为有史以来最大的径向速度测量任务，还将能被精确掌握其三维空间速度的恒星数量增加了18倍。
盖亚的一系列科学论文也已经与恒星目录一起出版。
我有幸参与了其中一篇论文的研究，构建了迄今为止最详细的三维空间速度地图。令人兴奋的是，这幅地图显示出银河系中有一个总体性的恒星排列，那就是其中大部分恒星都位于银河系的薄盘中。它们被组织成薄的圆拱形基础结构。这对了解银河系的形成以及演化来说是一条非常重要的线索。现在，我们已经将交接棒传递给整个天文学界，等待他们对这一发现进行解释，并挖掘出此次数据的全部潜力。
最终，盖亚制作的恒星目录将可以帮助我们找到许多新的发现，其中包括对太阳系中成千上万的小行星进行绘制。通过查看恒星亮度的下降，我们还可以找到环绕其他恒星公转的系外行星。可能更令人惊喜的是，这些测量甚至可以帮助我们在银河系中准确预测暗物质的分布。盖亚还发现了将近5000个在消失之前可用地面望远镜追踪的天体。其中大多数是超新星（爆炸的恒星），或许这将有助于揭示导致宇宙加速膨胀的暗能量的性质。
盖亚的下一个数据发布将在2020年完成。预计这将使已知径向速度的恒星数量从目前的700万增加到3000万，足以让盖亚背后的科研团队忙碌好几年了。