W ramach misji GAIA, przeprowadzonej przez Europejską Agencję Kosmiczną, opublikowano już pierwsze dane, które dotyczą skatalogowania pierwszego miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej i poza nią.

Ogrom materiału, na który astronomowie oczekiwali przez dekady, w końcu do nich dotarł, a przecież to dopiero początek. Podczas konferencji prasowej w Madrycie, członkowie ESA zaprezentowali długo wyczekiwane wyniki pomiarów przeprowadzonych przez sondę GAIA (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics). Zawierają one precyzyjne pozycje około miliarda gwiazd znajdujących się w naszej galaktyce oraz innych sąsiednich. Nigdy wcześniej nie wykonano tak dokładnych pomiarów na tak dużą skalę.

CEL: mapa Drogi Mlecznej i nie tylko

Głównym celem misji GAIA jest wykonanie niezwykle precyzyjnej, trójwymiarowej mapy nieba. Aby to osiągnąć, sonda będzie obserwować każdą z gwiazd ok. 70 razy w ciągu 5 lat. GAIA poszukuje danych dotyczących paralaksy rocznej (heliocentrycznej) – minimalnego, pozornego ruchu gwiazd na tle dalszych obiektów spowodowanego przez ruchomy punkt obserwacyjny na Ziemi.

Anthony Brown przedstawił pierwszą wersję atlasu, który zawiera pozycje gwiazd podane z dokładnością do kilku mikrosekund kątowych dla gwiazd o jasności 20,7 magnitudo. Są to obiekty o pół miliona słabsze niż te, które można zaobserwować gołym okiem. Wizualizacją danych z katalogu jest mapa całego nieba o rozdzielczości porównywalnej do tej, którą osiąga Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Według Browna „Jest to jak wykonanie zdjęcia przez Hubble’a – tylko że całego nieba”.

Ale to nie koniec! Publikacja zawiera również dane pokazujące ruch w trójwymiarze 2 milionów gwiazd w naszym sąsiedztwie, które są na tyle jasne, by GAIA mogła zarejestrować ich widma oraz określić ich prędkość zbliżania bądź oddalania od Ziemi. Ponadto opublikowano też pomiary 3,2 tysiąca gwiazd zmiennych typu RR Lyrae, umożliwiających pomiar odległości pomiędzy obiektami w kosmosie. Są to tak zwane świece standardowe.

Mapa nieba stworzona na podstawie pierwszych danych uzyskanych przez sondę GAIA.

Mapa nieba stworzona na podstawie pierwszych danych uzyskanych przez sondę GAIA.

POWÓD: lepsza technologia

Prawie trzy lata minęły od wystrzelenia sondy GAIA (19 grudnia 2013r.), zanim misja zaczęła przynosić pierwsze efekty. Mimo to, osiągnięcie celu zajmie lata. Przewiduje się, że ostatni zbiór danych zostanie opublikowany w 2023r – trzy lata po zakończeniu pracy sondy. Jednak, już teraz naukowcy połączyli nowo zebrane informacje ze starszymi pomiarami paralaksy, aby nie trzeba było długo czekać na dokładniejsze pomiary odległości obiektów. Niestety, dotyczy to niewielkiej liczby wybranych gwiazd.

Aby zaobserwować zjawisko paralaksy rocznej, należy określić z bardzo dużą dokładnością pozycję gwiazdy. Obecnie, dzięki dostępowi do wysoko precyzyjnego sprzętu jest to możliwe. Jednak jeszcze w XVIw. pomiary minimalnych ruchów gwiazd „przymocowanych” do nieboskłonu, były technicznie niewykonalne. Z tego powodu Duńczyk – Tycho Brahe odrzucił teorię Kopernika i utrzymał przekonanie o geocentrycznej budowie Układu Słonecznego.

Dopiero w latach 30. XIXw. Friedrich Wilhelm Bessel, astronom pochodzący z Niemiec, opublikował pierwsze wiarygodne pomiary paralaksy rocznej pobliskiej gwiazdy – 61 Cygni. Jeszcze w latach 60. ubiegłego wieku znano paralaksy 800 gwiazd. Kiedy poprzednik sondy GAIA – satelita Hipparcos rozpoczął obserwacje, na które atmosfera Ziemi nie miała wpływu, liczba ta wzrosła do ok. 50 000. Jednak w 1997r. Hipparcos zakończył swoją misję, a w 2002r. odwołano zaprojektowaną przez NASA misję FAME (Full-Sky Astrometric Mapping Explorer), co spowodowało przestój w wykonywaniu dalszych obserwacji.

GAIA: więcej niż gwiazdy

Czas oczekiwania dobiegł już końca. GAIA przewyższyła swojego poprzednika zarówno w ilości jak i jakości przeprowadzonych pomiarów. Naukowcy liczą na odkrycie tysięcy nowych egzoplanet, dziesięciokrotnie większej liczby asteroid, a nawet setek tysięcy białych i brązowych karłów.

GAIA pokazuje też, że astrometria to nie tylko nudne zbieranie danych. Odległości do gwiazd stanowią podwaliny praktycznie wszystkich zagadnień na polu astrofizyki i kosmologii. Paralaksa roczna jest też pierwszym i najważniejszym krokiem w drabinie odległości kosmicznych. Bez znajomości położenia obiektu we wszystkich trzech wymiarach w przestrzeni kosmicznej, jego właściwości fizyczne mogą być jedynie przewidywane.

ESA zadbała o to, by wyniki pomiarów były jak najszybciej dostępne dla każdego. Choć surowe dane mogą interesować prawdopodobnie tylko profesjonalnych astronomów, to dla amatorów przygotowano oprogramowanie „Gaia Sky„, które przedstawia wizualizację nieba w 3D w czasie rzeczywistym. Dostępne jest ono na systemy operacyjne Windows, Linux oraz OS X.

Wizja artystyczna przedstawiająca sondę podczas wykonywania zdjęć Drogi Mlecznej

Wizja artystyczna przedstawiająca sondę podczas wykonywania zdjęć Drogi Mlecznej

Ponadto warto odwiedzić stronę poświęconą misji – Gaiaverse. Znajduje się tam archiwum z najważniejszymi danymi zebranymi przez sondę. Będzie ich już tylko przybywać, ponieważ oczekuje się, że GAIA, w ciągu całego, 5-letniego życia, dostarczy więcej zdjęć niż teleskop Hubble’a w czasie pierwszych 21 lat działania.

Otrzymane informacje można również połączyć z innymi badaniami, np. z niedawno opublikowanymi widmami ponad 250 000 gwiazd Drogi Mlecznej uzyskanymi dzięki GALAH (Galactic Archaeology with HERMES). Zapewni to nowe wskazówki, aby lepiej zrozumieć kompozycję i ewolucję naszej galaktyki. Warto dodać, że raz wykonany przez sondę „spis powszechny” gwiazd będzie wykorzystany nie tylko przez współczesnych astronomów, ale będą z niego korzystały również przyszłe pokolenia.

Autor

Anna Wizerkaniuk
Anna Wizerkaniuk

Zastępca redaktor naczelnej portalu astronomicznego AstroNET, związana z Klubem Astronomicznym "Almukantarat"