19 grudnia 2013 r. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) Gaia statek kosmiczny wzbił się w kosmos z jedną z najbardziej ambitnych misji w historii. W trakcie planowanej 5-letniej misji (która została niedawno przedłużona) to obserwatorium kosmiczne mapuje ponad miliard gwiazd, planet, komet, asteroid i kwazarów, aby stworzyć największy i najbardziej precyzyjny katalog 3D Drogi Mlecznej, jaki kiedykolwiek powstał Utworzony.
Pierwsze wydanie Gaia dane, które miały miejsce we wrześniu 2016 r., zawierały odległości i ruchy ponad dwóch milionów gwiazd. Ale druga publikacja danych, która odbyła się 25 kwietnia 2018 r., Jest jeszcze bardziej imponująca. Uwzględniono w nim informacje o położeniu, wskaźnikach odległości i ruchach ponad miliarda gwiazd, asteroid w naszym Układzie Słonecznym, a nawet gwiazd poza Drogą Mleczną.
Podczas gdy pierwsza publikacja danych była oparta na nieco ponad rocznych obserwacjach, nowa publikacja danych obejmuje okres około 22 miesięcy - który trwał od 25 lipca 2014 r. Do 23 maja 2016 r. Wstępna analiza tych danych wykazała, że dobrze szczegóły na temat 1,7 miliarda gwiazd Drogi Mlecznej i ich ruchu, co jest niezbędne, aby zrozumieć, jak nasza galaktyka ewoluowała w czasie.
Jak wyjaśnił Günther Hasinger, dyrektor naukowy ESA w niedawnym komunikacie prasowym ESA:
“Obserwacje zebrane przez Gaię na nowo definiują podstawy astronomii. Gaia to ambitna misja polegająca na ogromnej współpracy ludzi w celu zrozumienia dużej liczby bardzo złożonych danych. Wskazuje to na potrzebę długoterminowych projektów gwarantujących postęp w nauce i technologii kosmicznej oraz realizacji jeszcze bardziej odważnych misji naukowych w nadchodzących dekadach.“
Precyzja GaiaInstrumenty pozwoliły na tak dokładne pomiary, że można było oddzielić paralaksę gwiazd - pozorne przesunięcie spowodowane przez orbitę Ziemi wokół Słońca - od ich ruchów w galaktyce. Spośród 1,7 miliarda skatalogowanych gwiazd zmierzono i wymieniono paralaksę i prędkość (czyli właściwy ruch) ponad 1,3 miliarda.
Dla około 10% z nich pomiary paralaksy były tak dokładne, że astronomowie mogli bezpośrednio oszacować odległości do poszczególnych gwiazd. Jak wyjaśnił Anthony Brown z Leiden University, który jest również przewodniczącym rady wykonawczej Gaia Data Processing and Analysis Consortium Consortium:
“Drugie wydanie danych Gaia stanowi ogromny krok naprzód w stosunku do ESA‘s Satelita Hipparcos, Gaia‘poprzednik i pierwsza misja kosmiczna dla astrometrii, która zbadała około 118 000 gwiazd prawie trzydzieści lat temu… Sama liczba gwiazd, wraz z ich pozycjami i ruchami, sprawiłaby, że Gaia‘nowy katalog już zadziwiający. Ale jest coś więcej: ten unikalny katalog naukowy zawiera wiele innych typów danych, z informacjami o właściwościach gwiazd i innych obiektów niebieskich, dzięki czemu ta wersja jest naprawdę wyjątkowa.“
Oprócz właściwych ruchów gwiazd katalog zawiera informacje na szeroki zakres tematów, które zainteresują astronomów i astrofizyków. Obejmują one pomiary jasności i koloru prawie wszystkich z 1,7 miliarda skatalogowanych gwiazd, a także informacje o tym, jak zmienia się jasność i kolor dla pół miliona gwiazd zmiennych w czasie.
Zawiera także prędkości wzdłuż linii wzroku siedmiu milionów gwiazd, temperatury powierzchni około 100 milionów, a także wpływ pyłu międzygwiezdnego na 87 milionów. Dane Gaia zawierają także informacje o obiektach w naszym Układzie Słonecznym, które obejmują pozycje 14 000 znanych planetoid (co pozwoli na dokładne określenie ich orbit).
Poza Drogą Mleczną, Gaia uzyskali dokładniejsze pomiary pozycji pół miliona odległych kwazarów - jasnych galaktyk, które emitują ogromne ilości energii z powodu obecności supermasywnej czarnej dziury w swoich centrach. W przeszłości kwazary były używane jako ramy odniesienia dla współrzędnych niebieskich wszystkich obiektów w Gaia katalog oparty na falach radiowych.
Jednak te informacje będą teraz dostępne po raz pierwszy przy długościach fal optycznych. To i inne zmiany możliwe dzięki Gaia może zrewolucjonizować sposób, w jaki badamy naszą galaktykę i Wszechświat. Jak wskazała Antonella Vallenari z Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Obserwatorium Astronomicznego w Padwie we Włoszech oraz wiceprzewodniczący Rady Wykonawczej Konsorcjum Przetwarzania Danych:
“Nowe dane Gaia są tak potężne, że ekscytujące wyniki po prostu na nas skaczą. Na przykład zbudowaliśmy najbardziej szczegółowy schemat gwiazd Hertzsprunga-Russella, jaki kiedykolwiek powstał na pełnym niebie, i możemy już dostrzec kilka interesujących trendów. Wydaje się, że rozpoczynamy nową erę archeologii galaktycznej.“
Schemat Hertzsprunga-Russella, nazwany na cześć dwóch astronomów, którzy opracowali go na początku XX wieku, ma fundamentalne znaczenie dla badań populacji gwiazd i ich ewolucji. Opierając się na czterech milionach gwiazd wybranych z katalogu (z których wszystkie znajdują się w odległości pięciu tysięcy lat świetlnych od Słońca), naukowcy byli w stanie po raz pierwszy ujawnić wiele drobnych szczegółów na temat gwiazd poza Układem Słonecznym.
Wraz z pomiarami ich prędkości, diagram Gaia Hertzsprunga-Russella umożliwia astronomom rozróżnienie populacji gwiazd w różnym wieku, znajdujących się w różnych regionach Drogi Mlecznej (tj. Dysku i halo), i utworzonych w różnych sposoby Należą do nich szybko poruszające się gwiazdy, które wcześniej uważano za należące do halo, ale w rzeczywistości są częścią dwóch gwiezdnych populacji.
„Gaia znacznie poprawi nasze rozumienie Wszechświata we wszystkich skalach kosmicznych”, powiedział Timo Prusti, naukowiec projektu Gaia w ESA. „Nawet w sąsiedztwie Słońca, w regionie, który naszym zdaniem najlepiej rozumiemy, Gaia ujawnia nowe i ekscytujące funkcje”.
Na przykład dla podzbioru gwiazd w odległości kilku tysięcy lat świetlnych od Słońca, Gaia zmierzyli ich prędkość we wszystkich trzech wymiarach. Na podstawie tego ustalono, że podążają one podobnym wzorem do gwiazd krążących wokół galaktyki z podobną prędkością. Przyczyna tych wzorów będzie przedmiotem przyszłych badań, ponieważ nie jest jasne, czy jest ona spowodowana przez naszą galaktykę, czy też jest wynikiem interakcji z mniejszymi galaktykami, które połączyły się z nami w przeszłości.
Nie mniej ważny, Gaia dane zostaną wykorzystane, aby dowiedzieć się więcej o orbitach 75 gromad kulistych i 12 galaktyk karłowatych, które krążą wokół Drogi Mlecznej. Informacje te rzucą dalsze światło na ewolucję naszej galaktyki, wpływające na nią siły grawitacyjne oraz rolę ciemnej materii. Jak stwierdził Fred Jansen, kierownik misji Gaia w ESA:
“Gaja to astronomia w najlepszym wydaniu. Naukowcy będą zajęci tymi danymi przez wiele lat i jesteśmy gotowi, by być zaskoczeni lawiną odkryć, które odblokują sekrety naszej Galaktyki.“
Trzecie wydanie Gaia dane mają się odbyć pod koniec 2020 r., a ostateczny katalog zostanie opublikowany w latach 2020. Tymczasem rozszerzenie zostało już zatwierdzone dla Gaia misja, która będzie działać do końca 2020 r. (do potwierdzenia pod koniec tego roku). Seria artykułów naukowych opisujących to, czego nauczył się z tego ostatniego wydania, pojawi się również w specjalnym wydaniu Astronomia i astrofizyka.
Od ewolucji gwiazd po ewolucję naszej galaktyki, drugi Gaia publikacja danych okazuje się już dobrodziejstwem dla astronomów i astrofizyków. Nawet po zakończeniu misji możemy spodziewać się, że naukowcy będą nadal analizować dane i dowiedzieć się znacznie więcej o strukturze i ewolucji naszego Wszechświata.
