W najbliższy czwartek (19 grudnia 2013 r.) o godzinie 10:12 czasu polskiego z kosmodromu Kourou w Gujanie Francuskiej wystartuje kosmiczne obserwatorium astronomiczne Gaia. Celem pięcioletniej misji naukowej jest wykonanie precyzyjnej i sięgającej aż po granice Drogi Mlecznej mapy pozycji około jednego miliarda gwiazd. W tym niezwykłym projekcie naukowym, kierowany jest przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA), której Polska jest pełnoprawnym członkiem od początku 2013 roku, biorą czynny udział Polscy astronomowie z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Transmisja ze startu sondy będzie dostępna na żywo w internecie.

Obserwatorium Gaia zrewolucjonizuje naszą wiedzę o najbliższym nam zakątku Wszechświata. Dzięki wielokrotnym obserwacjom około miliarda gwiazd astronomowie poznają historię Drogi Mlecznej od czasów jej powstania, dowiedzą się więcej o rozmieszczeniu oraz ruchu świecącej i ciemnej materii, o tym kiedy i gdzie gwiazdy powstawały oraz jak zachodził obieg pierwiastków między kolejnymi pokoleniami gwiazd, wykryją potencjalnie zagrażające nam planetoidy i kilka tysięcy planet pozasłonecznych. Gaia nie tylko pozwoli astronomom stworzyć dokładną trójwymiarową mapę (3D) pozycji gwiazd w Galaktyce, ale obserwując je wielokrotnie, umożliwi również wyznaczenie ich ruchu w przestrzeni (6D).

Obserwatorium Gaia jest następcą sondy Hipparcos działającej w latach 1989-1993, a jej obserwacje, posłużyły do wyznaczenia odległości dla zaledwie 2,5 miliona gwiazd, znajdujących się w odległości około 500 lat świetlnych od Słońca. Dla porównania Gaia wykona precyzyjne pomiary odległości dla około jednego miliarda najjaśniejszych gwiazd, świecących jaśniej niż 20 mag. Szacuje się, że wszystkich gwiazd w Drodze Mlecznej jest około 100 do 400 miliardów, zatem Gaia wykona pomiary dla co najwyżej 1% z nich.

Precyzyjne i bezpośrednie wyznaczenie odległości do gwiazd w naszej okolicy jest niezbędnym elementem większej układanki, nazywanej przez astronomów kosmiczną drabiną odległości. Jest to zbiór metod, których celem jest zmierzenie odległości w kosmosie. Nazywana jest drabiną, ponieważ żadna technika nie umożliwia pomiaru we wszystkich skalach spotykanych w astronomii. Ważnym szczeblem drabiny odległości jest gromada gwiazd Plejady znajdująca się w konstelacji Byka. Odległość wyznaczona do Plejad przez poprzednika Gai, sondę Hipparcos (metodą paralaksy rocznej), jest bardzo niedokładna. W związku z tym również kolejne szczeble drabiny odległości poczynając od galaktyk najbliższych Drodze Mlecznej, kończąc na tych odległych setki milionów lat świetlnych od nas są również obarczone znaczną niedokładnością.

Ważące ponad 2 tony obserwatorium Gaia, będzie prowadziło obserwacje z orbity okołosłonecznej, około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. Miejsce to to tzw. punkt Lagrange'a (L2), w który położone obiekty są niemal równomiernie przyciągane przez Ziemię i Słońce. Wybrana dla obserwatorium trajektoria wokół punktu Lagrange'a pozwoli na wykonywanie obserwacje bez zakłóceń termicznych od odległej Ziemi przy jednoczesnym dostępie do światła zbieranego przez mające 10,5 metra średnicy baterie słoneczne sondy. Dodatkowo rozległe baterie stanowić będą dodatkową ochronę przed światłem dla czułych instrumentów naukowych misji, schłodzonych do temperatury -110°C.

Matryca CCD obserwatorium Gaia w trakcie montażuESA

Najważniejszym urządzeniem obserwatorium Gaia jest zestaw 106 matryc światłoczułych – CCD. Będzie to największy do tej pory wyniesiony w kosmos detektor cyfrowy, składający się z niemal miliarda pikseli. Dla porównania typowy detektor CCD w aparacie telefonu komórkowego zawiera około 10 milionów pikseli.

Sercem tego kosmicznego obserwatorium będzie widoczny na powyższym zdjęciu zestaw ponad 100 czułych matryc CCD, które będą zbierać precyzyjne dane astrometryczne, fotometryczne i spektroskopowe wielu gwiazd jednocześnie.

W pracach zespołu naukowego misji Gaia bierze udział m.in. dr hab. Łukasz Wyrzykowski, astronom z Obserwatorium Astronomicznego UW. Naukowiec jest zaangażowany w projekt już od 2008 roku, a jego zadaniem jest opracowanie systemu wykrywania i wczesnego ostrzegania o zjawiskach krótkotrwałych, nagle pojawiających się w polu widzenia obu teleskopów na pokładzie sondy Gaia, np. wybuchy supernowych. Wyrzykowski jest również odpowiedzialny za organizację sieci naziemnych teleskopów, które będą dokładnie obserwować i badać zjawiska wykryte przez Gaię. Prace te prowadzone są w obrębie czteroletniego pan-europejskiego programu OPTICON, wspierającego rozwój europejskiej astronomii w ramach wielomilionowego grantu realizowanego w 7. Programie Ramowym UE.

Ponadto w ostatnim czasie dr Wyrzykowski kieruje grantem Narodowego Centrum Nauki i prowadzi unikatowe badania, które pozwolą wykorzystać dane z misji. „Dane astrometryczne z Gai, połączone z obserwacjami naziemnymi wykonywanymi przez polski projekt OGLE, pozwolą na wykrycie samotnych czarnych dziur” – wyjaśnia Wyrzykowski. „Takie obserwacje nie są możliwe żadną inną metodą” – podkreśla prof. Andrzej Udalski, kierownik projektu OGLE i dyrektor Obserwatorium Astronomicznego UW.

Transmisja startu obserwatorium kosmicznego Gaia będzie dostępna w internecie pod adresem: http://www.esa.int/esatv/Television. Początek transmiji ze startu planowany jest na godzinę 9:30 naszego czasu, zaś koniec – 105 minut później, czyli o godzinie 11:15 naszego czasu.

Start sondy Gaia to również gratka dla obserwatorów nieba. Gaia po rozłożeniu paneli słonecznych będzie miała średnicę około 10,5 metra, będzie więc względnie dużym obiektem oświetlonym przez Słońce. W pierwszych godzinach po starcie będzie szansa aby zobaczyć oddalające się od Ziemi obserwatorium Gaia, używając do tego kilkunastocentymetrowego teleskopu, ponieważ szacuje się, że sonda będzie miała wtedy jasność około 12 magnitudo. W nocy z 19/20 grudnia obserwatorium będzie się przemieszczać na tle gwiazd konstelacji Oriona. Janusz Wiland wykonał dwie mapki z trajektorią przelotu sondy przez gwiazdozbiór Oriona. Jedna przedstawia trajektorię widoczną z Warszawy, druga – z Huelvy na atlantyckim wybrzeżu Hiszpanii, gdzie znajduje się jedno z obserwatoriów projektu Pi of the Sky. Między widocznymi na pierwszej mapce gwiazdami π1 i π2 Ori jest odległość 1° 38', zaś widoczne na drugiej mapce gwiazdy π1 Ori i ο Ori dzieli dystans 3° i 23'.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu