Gaia vesoljski observatorij ESA 3D zemljevid Mlečne ceste

Gaia je vesoljski observatorij Evropske vesoljske agencije (ESA), izstreljen 19. decembra 2013. Njegov temeljni cilj je bil sestaviti tridimenzionalni katalog zvezd in drugih astronomskih objektov v naši Galaksiji. Prvotni načrt je predvideval katalog približno milijarde virov; z delovanjem misije je Gaia dejansko zbrala podatke o več kot 1,8 milijarde virov (označenih v kasnejših javnih izdajah podatkov).

Gaia naj bi preučila približno 1 % zvezdne populacije v Mlečni cesti in je neposredni naslednik misije Hipparcos in je del dolgoročnega znanstvenega programa ESA Horizon 2000 Plus. Zaradi posebne skenirne lege je bila predvidena povprečna števila opazovanj vsake ciljne zvezde okoli 70-krat v prvih petih letih misije; misija pa je bila kasneje podaljšana, tako da Gaia opazuje dlje kot je bil prvoten nominalni čas.

Kako Gaia deluje in kateri podatki nastajajo

Gaia uporablja dve združeni teleskopi, natančen astrometrični instrument, fotometre BP (blue) in RP (red) ter radijalnovzel spektrograf (RVS). Svetlobo usmerjata predvsem lahki ogljikovi ogledali (silicon carbide), fokus pa tvori obsežen žariščni panel z več kot 100 CCD-senzorji — eden največjih takih sistemov poslanih v vesolje. S kombinacijo položaja (astrometrije), dvo-barvne fotometrije in spektroskopije Gaia določa:

• precizne položaje in premike (paralakso in lastne premike),
• svetilnosti in barve zvezd (svetilnost, temperaturo),
• površinsko gravitacijo in kemijsko (elementno) sestavo prek spektroskopskih in fotometričnih meritev (spektroskopskimi meritvami),
• radialne hitrosti za veliko število svetlejših zvezd (prek RVS), kar dopolnjuje tridimenzionalne gibanja.

Za svetlejše zvezde so končne natančnosti parakse zelo visoke — do nekaj deset mikro-luk (μas) — medtem ko so za šibkejše vire (bliže meji zaznave, npr. G~20) tipične napake večje in se gibljejo do nekaj sto μas. Razdalje do milijonov zvezd so tako merljive neposredno z letno paralakso, kar omogoča gradnjo natančnih HR-diagramov, raziskave zvezdnih skupin in proučevanje strukture Galaksije.

Glavni znanstveni rezultati in obsegi podatkov

Glavni izdelek misije je obsežen in zelo natančen tridimenzionalni zemljevid zvezd v Mlečni cesti, v katerem so zabeležene tudi lastne hitrosti, astro-fizikalne ocene in kozmološki referenčni okvir, zgrajen iz kvazarjev. Gaia je povzročila revolucijo v mnogih področjih astronomije:

• razkrivanje zvezdnih strug, ostankov preteklih združitev in sledi zgodovine nastanka Galaksije,
• izboljšana razumevanja notranje strukture in rotacije Mlečne ceste,
• precizna določitev starosti in lastnosti zvezdnih skupin in zvezd,
• odkritja hipervelkih zvezd, novosti v populaciji spremenljivk in binarnih sistemov,
• popis predmetov v našem Osončju.

Poleg tega podatki vključujejo tudi opazovanja številnih galaksij in kvazarjev, ter prispevajo k iskanju in karakterizaciji zunajosončnih planetov (astrometrija, kombinacije z drugimi metodami), da ne omenimo amaterskih in profesionalnih astronomov, ki uporabljajo Gaia-kataloge za širok spekter projektov.

Izstrelitev, orbita in javne izdaje podatkov

Gaia je bila izstreljena z raketo Sojuz iz vesoljskega centra Gvajana v Francoski Gvajani. Deluje v Lissajousovi orbiti okoli Lagrangeve točke L2 med Soncem in Zemljo, približno 1,5 milijona kilometrov od Zemlje, kjer ima stabilno termalno in gravitacijsko okolje za visoko natančnost meritev.

Podatki iz Gaie so javno dostopni v večih zaporednih data release (npr. DR1, DR2, EDR3, DR3), vsaka izdaja pa je prinesla večje količine in boljše obdelane kataloge. Do aprila 2018 je Gaia zbrala približno milijardo zvezd in drugih objektov; kasnejše izdaje so razširile ta seznam na več kot 1,8 milijarde virov s izboljšanimi astrometrijskimi in fotometričnimi rešitvami.

Tehnične in analitične opombe

Čeprav so Gaia-podatki izjemno natančni in premišljeno kalibrani, je pri delu z njimi smiselno upoštevati določene omejitve in sistematične učinke, kot je npr. ničelna točka (zero-point) parallax vrednosti, vpliv gostote zvezdnega polja, in posebnosti pri zelo svetlih ali zelo šibkih virih. Zaradi tega strokovnjaki pogosto uporabljajo dodatne korekcije in statistične metode pri izpeljavi lastnosti populacij.

Zaključek: Gaia je ena najpomembnejših misij za sodobno astrometrijo in galaktično arheologijo. Njeni katalogi predstavljajo temelj za številne znanstvene raziskave, od preučevanja formacije in evolucije Mlečne ceste do praktičnih aplikacij v razumevanju zvezd, planetov in našega Osončja.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je Gaja?

V: Kakšno je poslanstvo projekta Gaia?

V: Kako dolgo bo Gaia spremljala vsako ciljno zvezdo?

V: Katere podatke zagotavlja Gaia?

V: Kaj želijo astronomi doseči s temi podatki?

Išči po črki