Trzeci „rzut danych” z sondy Gaia

Od momentu uruchomienia w 2013 roku obserwatorium Gaia „skanuje” naszą galaktykę, tworząc najdokładniejszą obecnie mapę Drogi Mlecznej. Do tej pory opublikowano dwa pełne zestawy danych, pierwszy zestaw w 2016 roku, a drugi dwa lata później. Te publikacje zawierały między innymi pozycje gwiazd, ich odległości, ruchy na niebie i precyzyjne informacje o typach widmowych.

Sonda Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) została wystrzelona 19 grudnia 2013 roku na pokładzie rakiety z europejskiego kosmodromu w Kourou w Gujanie Francuskiej. Operuje na orbicie wokół punktu Lagrange 2 (L2), znajdującego się 1,5 miliona km za  Ziemią (dalej od Słońca). W punkcie L2 siły grawitacyjne między Ziemią a Słońcem są zrównoważone, więc statek kosmiczny pozostaje w stabilnej pozycji, umożliwiając długoterminowe, zasadniczo niezakłócone działanie. Wokół tego samego punktu (L2) orbituje również od niedawna Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

Wyposażona w 106 matryc CCD, stanowiących odpowiednik kamery o rozdzielczości miliarda pikseli, bada 50 milionów gwiazd dziennie, każdorazowo przeprowadzając dziesięć pomiarów, co daje łącznie 500 milionów „punktów danych” dziennie. Pierwsza publikacja danych Gaia, oparta na nieco ponad rocznych obserwacjach, została udostępniona 14 września 2016 roku i zawierała pozycję oraz jasność 1,1 miliarda gwiazd, ale odległości i ruchy tylko dla najjaśniejszych dwóch milionów gwiazd. Druga publikacja danych została udostępniona 25 kwietnia 2018 roki i obejmowała pozycje na niebie dla około 1,7 miliarda gwiazd.

Cztery mapy (prędkość radialna, pył międzygwiezdny, prędkość radialna + ruch własny oraz skład chemiczny) na bazie danych Gaia 3. Źródło zdjęcia: ESA/Gaia/DPAC.

13 czerwca został opublikowany trzeci już pełny zestaw danych. Publikacja danych zawiera jeszcze szersze i bardziej precyzyjne informacje o prawie 2 miliardach gwiazd, obiektach Układu Słonecznego i obiektach pozagalaktycznych. Obejmuje również prędkości radialne dla 33 milionów gwiazd, co stanowi pięciokrotny wzrost w porównaniu z danymi opublikowanymi w poprzednim „rzucie”. W najnowszej publikacji znajdziemy również skład chemiczny, temperaturę gwiazd, kolory, masy, wiek i prędkość, z jaką gwiazdy zbliżają się do nas lub oddalają od nas (prędkość radialna).

Wiele z tych informacji zostało ujawnionych dzięki nowo opublikowanym danym spektroskopowym, technice, w której światło gwiazd jest dzielone na składowe kolory. Dane obejmują miliony galaktyk i kwazarów poza Drogą Mleczną oraz specjalne podzbiory gwiazd, takie jak te, które zmieniają jasność w czasie. Kolejną nowością jest największy dotychczas katalog gwiazd podwójnych w Drodze Mlecznej, co ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ewolucji gwiazd. Publikacja przedstawia masę i ewolucję ponad 800.000 układów podwójnych. Nowy przegląd planetoid obejmujący 156.000 ciał skalistych US pozwoli dokładniej zagłębić się w pochodzenie Układu Słonecznego.

Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć wynikających z nowych danych jest to, że Gaia jest w stanie wykryć „trzęsienia gwiazd„, które zmieniają kształty gwiazd, do czego obserwatorium nie zostało pierwotnie zbudowane. Gaia już wcześniej odkryła oscylacje radialne, które powodują okresowe pęcznienie i kurczenie się gwiazd, przy jednoczesnym zachowaniu ich kulistego kształtu. Ale Gaia zauważyła teraz także inne wibracje, które bardziej przypominają tsunami na dużą skalę. Oscylacje zmieniają globalny kształt gwiazdy i dlatego są trudniejsze do wykrycia. Gaia wykryła takie zachowanie w tysiącach gwiazd, również w takich, które nie powinny mieć żadnych wstrząsów zgodnie z obecnymi teoriami. „Trzęsienia gwiazd uczą nas wiele o gwiazdach, zwłaszcza o ich wewnętrznym działaniu”, powiedział dr Conny Aerts, astronom z KU Leuven. „Gaia otwiera kopalnię złota dla asterosejsmologii masywnych gwiazd”.

Serię artykułów opisujących nowe dane pozyskane przez misję Gaia i proces ich walidacji, możemy zobaczyć w specjalnym wydaniu czasopisma Astronomy & Astrophysics.