Mapy Gaia 1,7 miliardy hvězd, rozšiřuje kosmické sčítání lidu

Druhé vydání dat, družice Evropské kosmické agentury Gaia zmapovala 1, 7 miliardy hvězd a předefinovala způsob pohledu na naši galaxii.

Kolik hvězd je venku how a jak daleko jsou od nás? Pravděpodobně nikdy nebudeme znát celý obraz, ale nyní máme mnohem jasnější představu o našem kosmickém sousedství. 25. dubna evropští astronomové zveřejnili nejrozsáhlejší a nejpřesnější hvězdný katalog, jaký byl kdy vyroben.

Druhé vydání dat (dabované DR2), které obsahuje data z 22 měsíců pozorování jejich satelitem Gaia, sestává z přesných paralax (a tedy vzdáleností) více než 1, 3 miliardy hvězd v naší místní části Mléčné dráhy, jakož i pozic a jasů téměř 1, 7 miliardy hvězd celkem. To je obrovský skok ve srovnání s prvním vydáním dat mise v roce 2016, které obsahovalo 2 miliony hvězdných vzdáleností. Poprvé se vzdálenosti spoléhaly výhradně na Gaiainy vlastní měření v DR1, které musely být doplněny údaji ze satelitu Hipparcos z 90. let. Avšak i toto velké množství 1, 7 miliard hvězd tvoří jen nepatrně více než 1% všech hvězd v naší galaxii.

Grafické znázornění Gaiiných údajů o obloze na Mléčné dráze a sousedních galaxiích na základě měření téměř 1, 7 miliardy hvězd. Mapa ukazuje celkový jas a barvu hvězd pozorovaných družicí ESA v každé části oblohy mezi červencem 2014 a květnem 2016. Díky dalším datům ve 2. vydání dat má tato reprezentace méně artefaktů než obrázek DR1, a to také další informace o barvě. Přečtěte si více o obrázku zde.
Konsorcium pro zpracování a analýzu dat Gaia (DPAC) / A. Moitinho / AF Silva / M. Barros / C. Barata (Univ. Z Lisabonu, Portugalsko) / H. Savietto (Fork Research, Portugalsko)

Účel paralaxe

Hvězdy se pohybují po celý rok kvůli paralaxě způsobené pohybem Země kolem Slunce. V průběhu roku vidíme hvězdy podél mírně odlišných úhlů pohledu, což jim způsobí, že provedou minutový eliptický pohyb kolem své střední polohy. Parallax poskytuje způsob měření vzdáleností hvězd čistou geometrií, pokud astronomové znají vzdálenost mezi Sluncem a Zemí. Ale paralaxy jsou obvykle mnohem menší než jedna vteřina - čím dále hvězda, tím menší je paralaxy. Protože atmosférická turbulence také způsobuje „kolísání hvězd“, nejlépe se z vesmíru měří paralaxy hvězd vzdálených více než několik desítek světelných let.

I z vesmíru však musí astronomové stále dávat pozor na skutečné pohyby hvězd. Zatímco se bez oka mohou hvězdy na obloze jevit jako pevné, ve skutečnosti se časem pohybují. (Velmi málo hvězd odhaluje svůj správný pohyb amatérům; Barnardova hvězda je jedna slavná výjimka.) Pohyb hvězdy po obloze - nazývaný správný pohyb - spolu s pohybem směrem k Zemi nebo pryč od Země - nazývaný radiální rychlost - musí být brány v úvahu, když měření paralax a může být užitečná sama o sobě pro stanovení hvězdných drah.

Gaia: The Ins & Outs

Gaia je nejlepší nástroj, jaký byl kdy vyroben za účelem měření hvězdné paralaxy. Po vypuštění rakety Sojuz z Francouzské Guyany v prosinci 2013 se vydala na Lagrangiánský bod L 2, 1, 5 milionu kilometrů dále od Slunce než Země. Satelit se točí nepřetržitě kolem své osy, zatímco jeho dva dalekohledy skenují velké kruhy na obloze a každou minutu pozorují asi 100 000 hvězd.

Optika napájí tři nástroje: jeden pro astrometrii (pro určování pozic a pohybů hvězd), jeden pro fotometrii (pro měření barev hvězd) a jeden pro spektroskopii (pro měření radiální rychlosti hvězd a pro zjištění jejich složení) . Srdcem přístroje je CCD s 848 miliony pixelů, což je největší digitální fotoaparát, jaký kdy byl použit ve vesmíru.

Vědci vytvořili tuto mapu radiální rychlosti Mléčné dráhy pomocí dat z Gaiaho DR2. Rotace galaxie ve velkém měřítku je evidentní.
DPAC / ESA

Druhé vydání dat

Hertzsprung-Russellův diagram, který vykresluje barvu hvězdy proti její jasnosti, je základním nástrojem používaným ke studiu populací hvězd a jejich vývoje. Hvězda žije v hlavním sledu svého života. Hvězdy nižší hmotnosti končí svůj život jako bílí trpaslíci, zatímco mohutnější hvězdy se vyvinou jako obři, než půjdou na supernovu. (Přečtěte si více o tom, jak astronomové rozumějí tomuto spiknutí zde.) Na tomto diagramu je vykresleno více než 4 miliony hvězd do 5 000 světelných let od Slunce pomocí informací o jejich jasu, barvě a vzdálenosti od druhého uvolnění dat ze satelitu ESA Gaia.
Konsorcium pro zpracování a analýzu dat Gaia (DPAC) / Carine Babusiaux (IPAG - Univ. Grenoble Alpes, GEPI - Observatoire de Paris, Francie)

Během své oběžné dráhy kolem Slunce pokrývá Gaia celou oblohu a každou hvězdu měří znovu a znovu. V DR2 jsou pozice a paralaxy měřeny s bezprecedentní přesností 0, 00002-vteřiny pro jasnější hvězdy (0, 00007-vteřiny s přesností pro správné pohyby) a 0, 002-vteřinovou přesností pro nejslabší hvězdy v zkoumané populaci (asi 21 magnitud v Gaiaově G pásmu, mezi 330 a 1050 nm). Díky spektrometrii obsahuje Gaia DR2 také odhady efektivní teploty, poloměru a jasu 76 milionů hvězd a časově závislá měření asi půl milionu proměnných hvězd - jeden z největších dostupných katalogů proměnných.

Blíže k Zemi Gaia pozorovala asi 14 000 známých objektů sluneční soustavy, z nichž většina byla asteroidů, a poskytovala měření, která umožňují přesnější výpočet jejich oběžných drah. Na druhém konci stupnice vzdálenosti obsahuje databáze Gaia také pozice a jas pro více než 500 000 kvasarů. Tyto extragalaktické objekty jsou tak daleko, že jejich paralaxy jsou prakticky nulové, což je činí užitečnými referencemi pro nebeský souřadný systém, který se používá k definování pozic všech ostatních objektů v katalogu Gaia.

Ačkoli většina vědeckých objevů se očekává, jakmile astronomové začnou zkoumat nejnovější vydání Gaie, konsorcium ji již použilo k ověření kvality katalogu a našlo na cestě některá slibná překvapení.

Vědci Gaie například vytvořili nejpodrobnější Hertzsprung-Russellův diagram hvězd, které kdy vznikly, a odvozily oběžné dráhy 75 globulárních shluků a 12 trpasličích galaxií točících se kolem Mléčné dráhy. Vylepšené hvězdné pozice společnosti Gaia také pomáhají při navigaci kosmické lodi New Horizons NASA, která se po slavném prolétání Pluta v roce 2015 nyní chystá na nový rok v Kuiperově pásu.

DR2 není pro Gaiu konec cesty. V příštích několika letech bude vydáno více dat a konečný katalog Gaia je naplánován na konec roku 2022. Bude to konečný hvězdný katalog pro dohlednou budoucnost, který bude hrát klíčovou roli v mnoha oblastech astronomie. Plné využití svých pokladů bude trvat generace.


Zobrazit animované 3D zobrazení oblohy vytvořené pomocí Gaia's DR2 . Animace začíná souhvězdí Orionu uprostřed; potom se přesuneme k sousední souhvězdí Taurus ak hvězdnému uskupení Hyades. Animace nejprve ukazuje 3D strukturu klastru, poté je zobrazen animovaný pohled na budoucí pohyby hvězd - v Hyadech i dále - na základě aktuálních správných pohybů hvězd.


Prohlédněte si vědecké práce zveřejněné spolu s DR2.