Στις 19 Δεκεμβρίου 2013, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) Γαία το διαστημικό σκάφος πήγε στο διάστημα με μία από τις πιο φιλόδοξες αποστολές ποτέ. Κατά τη διάρκεια της προγραμματισμένης πενταετούς αποστολής του (η οποία επεκτάθηκε πρόσφατα), αυτό το διαστημικό παρατηρητήριο θα χαρτογραφήσει πάνω από ένα δισεκατομμύριο αστέρια, πλανήτες, κομήτες, αστεροειδείς και κβάζαρ προκειμένου να δημιουργήσει τον μεγαλύτερο και ακριβέστερο κατάλογο 3D του Γαλαξία μας ποτέ δημιουργήθηκε.
Η πρώτη κυκλοφορία του Γαία Τα δεδομένα, που πραγματοποιήθηκαν τον Σεπτέμβριο του 2016, περιείχαν αποστάσεις και κινήσεις άνω των δύο εκατομμυρίων αστεριών. Ωστόσο, η δεύτερη κυκλοφορία δεδομένων, η οποία πραγματοποιήθηκε στις 25 Απριλίου 2018, είναι ακόμη πιο εντυπωσιακή. Στην κυκλοφορία περιλαμβάνονται οι θέσεις, οι δείκτες απόστασης και οι κινήσεις πάνω από ένα δισεκατομμύριο αστέρια, οι αστεροειδείς μέσα στο ηλιακό μας σύστημα, ακόμη και τα αστέρια πέρα από τον Γαλαξία μας.
Ενώ η πρώτη κυκλοφορία δεδομένων βασίστηκε σε παρατηρήσεις αξίας περίπου ενός έτους, η νέα έκδοση δεδομένων καλύπτει μια περίοδο περίπου 22 μηνών - η οποία διαρκεί από τις 25 Ιουλίου 2014 έως τις 23 Μαΐου 2016. Η προκαταρκτική ανάλυση αυτών των δεδομένων αποκάλυψε πρόστιμο Λεπτομέρειες σχετικά με 1,7 δισεκατομμύρια αστέρια στον Γαλαξία και πώς κινούνται, κάτι που είναι απαραίτητο για την κατανόηση του πώς ο γαλαξίας μας εξελίχθηκε με την πάροδο του χρόνου.
Όπως εξήγησε ο Günther Hasinger, Διευθυντής Επιστημών του ESA σε πρόσφατο δελτίο τύπου της ESA:
“Οι παρατηρήσεις που συγκέντρωσε η Gaia επαναπροσδιορίζουν τα θεμέλια της αστρονομίας. Η Gaia είναι μια φιλόδοξη αποστολή που βασίζεται σε μια τεράστια ανθρώπινη συνεργασία για να κατανοήσει έναν μεγάλο όγκο εξαιρετικά πολύπλοκων δεδομένων. Δείχνει την ανάγκη μακροπρόθεσμων έργων που να εγγυώνται την πρόοδο στη διαστημική επιστήμη και την τεχνολογία και να υλοποιούν ακόμη πιο τολμηρές επιστημονικές αποστολές των επόμενων δεκαετιών.“
Η ακρίβεια του ΓαίαΤα όργανα επέτρεψαν μετρήσεις που είναι τόσο ακριβείς που ήταν δυνατόν να διαχωριστεί ο παράλλακας των αστεριών - η φαινομενική μετατόπιση που προκαλείται από την τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο - από τις κινήσεις τους μέσω του γαλαξία. Από τα 1,7 δισεκατομμύρια αστέρια που καταγράφηκαν, μετρήθηκαν και καταγράφηκαν η παράλλαξη και η ταχύτητα (γνωστή και ως σωστή κίνηση) άνω των 1,3 δισεκατομμυρίων.
Για περίπου το 10% αυτών, οι μετρήσεις παράλλαξης ήταν τόσο ακριβείς που οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν απευθείας τις αποστάσεις από τα μεμονωμένα αστέρια. Όπως εξήγησε ο Άντονι Μπράουν του Πανεπιστημίου του Λάιντεν, ο οποίος είναι επίσης πρόεδρος της Εκτελεστικής Επιτροπής της Κοινοπραξίας Gaia Data Processing and Analysis.
“Η δεύτερη έκδοση δεδομένων Gaia αντιπροσωπεύει ένα τεράστιο άλμα προς τα εμπρός σε σχέση με την ESA‘s δορυφόρος Hipparcos, Γαία‘Ο προκάτοχός του και η πρώτη διαστημική αποστολή για την αστρομετρία, η οποία εξέτασε περίπου 118.000 αστέρια σχεδόν τριάντα χρόνια πριν… Ο τεράστιος αριθμός των αστεριών μόνο, με τις θέσεις και τις κινήσεις τους, θα έκανε τη Γαία‘ο νέος κατάλογος είναι ήδη αρκετά εκπληκτικός. Αλλά υπάρχουν περισσότερα: αυτός ο μοναδικός επιστημονικός κατάλογος περιλαμβάνει πολλούς άλλους τύπους δεδομένων, με πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες των αστεριών και άλλων ουράνιων αντικειμένων, καθιστώντας αυτήν την κυκλοφορία πραγματικά εξαιρετική.“
Εκτός από τις σωστές κινήσεις των αστεριών, ο κατάλογος παρέχει πληροφορίες για ένα ευρύ φάσμα θεμάτων που θα ενδιαφέρουν τους αστρονόμους και τους αστροφυσικούς. Σε αυτά περιλαμβάνονται οι μετρήσεις φωτεινότητας και χρώματος σχεδόν όλων των 1,7 δισεκατομμυρίων αστεριών που έχουν καταχωριστεί, καθώς και πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο αλλαγής της φωτεινότητας και του χρώματος για μισό εκατομμύριο μεταβλητά αστέρια με την πάροδο του χρόνου.
Περιέχει επίσης τις ταχύτητες κατά μήκος της ορατότητας επτά εκατομμυρίων αστεριών, τις επιφανειακές θερμοκρασίες περίπου 100 εκατομμυρίων και την επίδραση της διαστρικής σκόνης στα 87 εκατομμύρια. Τα δεδομένα της Gaia περιέχουν επίσης πληροφορίες για αντικείμενα στο Ηλιακό μας Σύστημα, το οποίο περιλαμβάνει τις θέσεις 14.000 γνωστών αστεροειδών (που θα επιτρέψουν τον ακριβή προσδιορισμό των τροχιών τους).
Πέρα από τον Γαλαξία, Γαία έλαβε πιο ακριβείς μετρήσεις των θέσεων μισού εκατομμυρίου απομακρυσμένων κβάζαρ - φωτεινών γαλαξιών που εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας λόγω της παρουσίας μιας υπερμεγέθης μαύρης τρύπας στα κέντρα τους. Στο παρελθόν, τα κβάζαρ χρησιμοποιήθηκαν ως πλαίσιο αναφοράς για τις ουράνιες συντεταγμένες όλων των αντικειμένων στο Γαία κατάλογος με βάση τα ραδιοκύματα.
Ωστόσο, αυτές οι πληροφορίες θα είναι τώρα διαθέσιμες σε οπτικά μήκη κύματος για πρώτη φορά. Αυτό, και άλλες εξελίξεις κατέστη δυνατή από το Γαία, θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο μελετάμε τον γαλαξία μας και το Σύμπαν. Όπως ανέφερε η Antonella Vallenari, από το Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), το Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Πάδοβας της Ιταλίας και ο αναπληρωτής πρόεδρος της Εκτελεστικής Επιτροπής Κοινοπραξίας Επεξεργασίας Δεδομένων, ανέφερε:
“Τα νέα δεδομένα της Gaia είναι τόσο ισχυρά που τα συναρπαστικά αποτελέσματα μας πηδούν. Για παράδειγμα, έχουμε δημιουργήσει το πιο λεπτομερές διάγραμμα Hertzsprung-Russell για αστέρια που έχουν φτιαχτεί ποτέ στον πλήρη ουρανό και μπορούμε ήδη να εντοπίσουμε μερικές ενδιαφέρουσες τάσεις. Φαίνεται ότι εγκαινιάζουμε μια νέα εποχή της Γαλαξιακής αρχαιολογίας.“
Το διάγραμμα Hertzsprung-Russell, το οποίο πήρε το όνομά του από τους δύο αστρονόμους που το σχεδίασαν στις αρχές του 20ού αιώνα, είναι θεμελιώδες για τη μελέτη των αστρικών πληθυσμών και της εξέλιξής τους. Βασισμένο σε τέσσερα εκατομμύρια αστέρια που επιλέχθηκαν από τον κατάλογο (όλα τα οποία εξαφανίζονται πέντε χιλιάδες έτη φωτός από τον Ήλιο), ο επιστήμονας μπόρεσε να αποκαλύψει πολλές λεπτές λεπτομέρειες για τα αστέρια πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα για πρώτη φορά.
Μαζί με τις μετρήσεις της ταχύτητάς τους, το διάγραμμα Gaia Hertzsprung-Russell επιτρέπει στους αστρονόμους να διακρίνουν μεταξύ πληθυσμών αστεριών διαφορετικών ηλικιών, που βρίσκονται σε διαφορετικές περιοχές του Γαλαξία (δηλαδή του δίσκου και του φωτοστέφανου) και που σχηματίστηκαν σε διαφορετικές τρόποι. Αυτά περιλαμβάνουν ταχέως κινούμενα αστέρια που προηγουμένως θεωρούνταν ότι ανήκουν στο φωτοστέφανο, αλλά στην πραγματικότητα αποτελούν μέρος δύο αστρικών πληθυσμών.
«Η Gaia θα προωθήσει σε μεγάλο βαθμό την κατανόησή μας για το Σύμπαν σε όλες τις κοσμικές κλίμακες», δήλωσε ο Timo Prusti, επιστήμονας του έργου της Gaia στο ESA. «Ακόμη και στη γειτονιά του Ήλιου, που είναι η περιοχή που πιστεύαμε ότι καταλάβαμε καλύτερα, η Gaia αποκαλύπτει νέα και συναρπαστικά χαρακτηριστικά.»
Για παράδειγμα, για ένα υποσύνολο αστεριών μέσα σε μερικές χιλιάδες έτη φωτός από τον Ήλιο, Γαία μέτρησαν την ταχύτητά τους και στις τρεις διαστάσεις. Από αυτό, έχει καθοριστεί ότι ακολουθούν παρόμοιο μοτίβο με αστέρια που περιστρέφονται σε τροχιά γύρω από τον γαλαξία με παρόμοιες ταχύτητες. Η αιτία αυτών των προτύπων θα αποτελέσει αντικείμενο μελλοντικής έρευνας, καθώς δεν είναι σαφές εάν προκαλείται από τον ίδιο τον γαλαξία μας ή είναι το αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων με μικρότερους γαλαξίες που συγχωνεύτηκαν μαζί μας στο παρελθόν.
Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, Γαία Τα δεδομένα θα χρησιμοποιηθούν για να μάθουν περισσότερα σχετικά με τις τροχιές 75 σφαιρικών σμήνων και 12 νάνων γαλαξιών που περιστρέφονται γύρω από τον Γαλαξία μας. Αυτές οι πληροφορίες θα ρίξουν περαιτέρω φως στην εξέλιξη του γαλαξία μας, στις βαρυτικές δυνάμεις που τον επηρεάζουν και στον ρόλο που διαδραματίζει η σκοτεινή ύλη. Όπως ο Fred Jansen, διευθυντής αποστολής της Gaia στο ESA, το έθεσε:
“Η Γαία είναι η καλύτερη αστρονομία. Οι επιστήμονες θα είναι απασχολημένοι με αυτά τα δεδομένα για πολλά χρόνια και είμαστε έτοιμοι να εκπλαγούμε από τη χιονοστιβάδα ανακαλύψεων που θα ξεκλειδώσουν τα μυστικά του Γαλαξία μας.“
Η τρίτη έκδοση του Γαία Τα δεδομένα έχουν προγραμματιστεί να πραγματοποιηθούν στα τέλη του 2020, με τον τελικό κατάλογο να δημοσιεύεται στη δεκαετία του 2020. Εν τω μεταξύ, έχει ήδη εγκριθεί επέκταση για το Γαία αποστολή, η οποία θα παραμείνει σε λειτουργία μέχρι το τέλος του 2020 (θα επιβεβαιωθεί στο τέλος του τρέχοντος έτους). Μια σειρά επιστημονικών εργασιών που περιγράφουν τι έχει μάθει από αυτήν την τελευταία έκδοση θα εμφανιστεί επίσης σε ένα ειδικό τεύχος του Αστρονομία & Αστροφυσική.
Από την εξέλιξη των αστεριών έως την εξέλιξη του γαλαξία μας, το δεύτερο Γαία Η κυκλοφορία δεδομένων αποδεικνύεται ήδη όφελος για τους αστρονόμους και τους αστροφυσικούς. Ακόμη και μετά την ολοκλήρωση της αποστολής, μπορούμε να περιμένουμε ότι οι επιστήμονες θα εξακολουθούν να αναλύουν τα δεδομένα και να μαθαίνουν πολλά περισσότερα για τη δομή και την εξέλιξη του Σύμπαντός μας.
