19. decembra 2013, Evropska vesoljska agencija (ESA) Gaia vesoljska plovila odpeljala v vesolje z eno najambicioznejših misij doslej. Ta vesoljski observatorij bi med načrtovano petletno misijo (ki je bila pred kratkim podaljšana) preslikal milijardo zvezd, planetov, kometov, asteroidov in kvazarjev, da bi ustvaril največji in najbolj natančen 3D katalog Mlečne poti doslej ustvaril.
Prva izdaja Gaia podatki, ki so potekali septembra 2016, so vsebovali razdalje in gibe več kot dveh milijonov zvezd. Toda druga objava podatkov, ki je potekala 25. aprila 2018, je še bolj impresivna. V objavo so vključeni položaji, kazalniki razdalje in gibi več kot milijarde zvezd, asteroidi znotraj našega Osončja in celo zvezde onkraj Mlečne poti.
Medtem ko je prva objava podatkov temeljila na nekaj več kot enem letu vrednih opazovanj, nova objava podatkov zajema obdobje približno 22 mesecev - ki je trajalo od 25. julija 2014 do 23. maja 2016. Predhodna analiza teh podatkov je pokazala, da je v redu podrobnosti o 1,7 milijardah zvezd na Mlečni poti in kako se premikajo, kar je bistveno za razumevanje, kako se je naša galaksija skozi čas razvijala.
Kot je v nedavnem sporočilu za ESA pojasnil Günther Hasinger, znanstveni direktor ESA:
“Opazovanja, ki jih je zbral Gaia, na novo definirajo temelje astronomije. Gaia je ambiciozna misija, ki se opira na ogromno človeško sodelovanje, da bi ustvarila smisel za veliko količino zelo zapletenih podatkov. Dokazuje potrebo po dolgoročnih projektih, ki bodo zagotovili napredek v vesoljski znanosti in tehnologiji ter izvajali še bolj drzne znanstvene misije v prihodnjih desetletjih.“
Natančnost GaiaInštrumenti so omogočili tako natančne meritve, da je bilo mogoče ločiti paralakse zvezd - očiten premik Zemljine orbite okoli Sonca - od njihovega gibanja skozi galaksijo. Od 1,7 milijarde kataliziranih zvezd smo izmerili in navedli paralakso in hitrost (aka. Pravilno gibanje) več kot 1,3 milijarde.
Pri približno 10% teh meritev so bile paralaksne meritve tako natančne, da lahko astronomi neposredno ocenijo razdalje do posameznih zvezd. Kot je pojasnil Anthony Brown z univerze Leiden, ki je tudi predsednik izvršnega odbora konzorcija za obdelavo in analiziranje podatkov Gaia:
“Druga izdaja podatkov Gaia predstavlja velik korak naprej v zvezi z ESA‘s satelit Hipparcos, Gaia‘s predhodnikom in prvo vesoljsko misijo za astrometrijo, ki je pred skoraj tridesetimi leti raziskala približno 118 000 zvezd… Samo veliko zvezd, s svojimi položaji in gibi, bi postalo Gaia‘nov katalog je že precej presenetljiv. Toda še več: ta edinstveni znanstveni katalog vključuje številne druge vrste podatkov z informacijami o lastnostih zvezd in drugih nebesnih objektov, zaradi česar je ta izdaja res izjemna.“
Poleg ustreznih gibanj zvezd katalog vsebuje informacije o širokem razponu tem, ki bodo zanimale astronome in astrofizike. Sem spadajo meritve svetlosti in barv skoraj vseh 1,7 milijarde katalogiziranih zvezd, pa tudi informacije o tem, kako se svetlost in barva skozi čas spreminjata za pol milijona spremenljivih zvezd.
Vsebuje tudi hitrosti vzdolž vidne črte sedmih milijonov zvezd, površinske temperature okoli 100 milijonov in učinek medzvezdnega prahu na 87 milijonov. Podatki o Gaiji vsebujejo tudi podatke o predmetih v našem Osončju, ki vključujejo položaje 14.000 znanih asteroidov (kar bo omogočilo natančno določitev njihovih orbit).
Onkraj Mlečne poti Gaia dobili natančnejše meritve položajev pol milijona oddaljenih kvazarjev - svetle galaksije, ki oddajajo ogromne količine energije zaradi prisotnosti supermasivne črne luknje v njihovih središčih. V preteklosti so kvazare uporabljali kot referenčni okvir za nebesne koordinate vseh predmetov v Gaia katalog, ki temelji na radijskih valovih.
Vendar bodo zdaj te informacije prvič na voljo na optičnih valovnih dolžinah. To in drugi dogodki so omogočili Gaia, lahko spremenijo, kako preučujemo našo galaksijo in vesolje. Kot je navedla Antonella Vallenari iz Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), astronomskega observatorija v Padovi, Italija, in namestnica predsednika upravnega odbora konzorcija za obdelavo podatkov:
“Novi podatki Gaia so tako močni, da nas vznemirljivi rezultati kar poskočijo. Na primer, izdelali smo najbolj podroben Hertzsprung-Russell-ov diagram zvezd, ki so jih kdaj naredili na polnem nebu, in že lahko opazimo nekaj zanimivih trendov. Zdi se, kot da pričenjamo novo obdobje galaktične arheologije.“
Diagram Hertzsprung-Russell, ki je poimenovan po dveh astronomih, ki sta ga zasnovala v začetku 20. stoletja, je temeljnega pomena za preučevanje zvezdnih populacij in njihove evolucije. Na podlagi štirih milijonov zvezd, ki so bile izbrane iz kataloga (vsi odsevajo pet tisoč svetlobnih let od Sonca), je znanstvenik prvič lahko razkril številne lepe podrobnosti o zvezdah zunaj našega Osončja.
Diagram Gaia Hertzsprung-Russell skupaj z meritvami njihovih hitrosti omogoča astronomom, da ločijo med populacijami zvezd različnih starosti, ki se nahajajo v različnih območjih Mlečne poti (tj. Diska in haloa) in ki se tvorijo v različnih načine. Sem spadajo hitro premikajoče se zvezde, za katere se je prej mislilo, da pripadajo halu, vendar so dejansko del dveh zvezdnih populacij.
"Gaia bo močno pospešila naše razumevanje vesolja na vseh kozmičnih lestvicah," je dejal Timo Prusti, znanstvenik projekta Gaia pri ESA. "Tudi v soseščini Sonca, ki je regija, za katero smo mislili, da se najbolje razumemo, Gaia odkriva nove in vznemirljive lastnosti."
Na primer, za podmnožico zvezd v nekaj tisoč svetlobnih letih Sonca, Gaia izmerili njihovo hitrost v vseh treh dimenzijah. Iz tega je bilo ugotovljeno, da sledijo podobnemu vzorcu kot zvezde, ki krožijo po galaksiji s podobnimi hitrostmi. Vzrok teh vzorcev bo predmet prihodnjih raziskav, saj ni jasno, ali ga je povzročila naša galaksija sama ali so posledica interakcij z manjšimi galaksijami, ki so se z nami združile v preteklosti.
Nenazadnje, Gaia Podatki bodo uporabljeni za učenje več o orbitah 75 krogelnih grozdov in 12 pritlikavih galaksij, ki se vrtijo okoli Mlečne poti. Te informacije bodo osvetlile razvoj naše galaksije, gravitacijske sile, ki vplivajo nanjo, in vlogo temne snovi. Kot je povedal Fred Jansen, vodja misije Gaia pri ESA:
“Gaia je astronomija v svojem vrhu. Znanstveniki bodo s temi podatki zaposleni več let in pripravljeni smo biti presenečeni nad plazom odkritij, ki bodo razkrili skrivnosti naše Galaksije.“
Tretja izdaja Gaia podatki naj bi bili objavljeni konec leta 2020, končni katalog pa bo objavljen v letih 2020. Medtem je bila razširitev za Gaia misija, ki bo zdaj še naprej delovala do konca leta 2020 (potrjeno bo konec tega leta). V posebni številki revije bo objavljena tudi vrsta znanstvenih člankov, ki opisujejo, kaj smo se naučili iz te zadnje izdaje Astronomija in astrofizika.
Od evolucije zvezd do evolucije naše galaksije, drugo Gaia objava podatkov se že izkaže za blagodejo astronomov in astrofizikov. Tudi po zaključku misije lahko pričakujemo, da bodo znanstveniki še vedno analizirali podatke in izvedeli veliko več o strukturi in razvoju našega vesolja.
