Nowe dane z misji Gaia dla dwóch miliardów gwiazd

Udostępniony został nowy zestaw danych z obserwatorium Gaia, tzw. Gaia Data Release 3. Obejmuje on m.in. informacje o blisko dwóch miliardach gwiazd z Drogi Mlecznej. Publikację ogłoszono podczas konferencji prasowej Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). W Polsce konferencję zorganizowało Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego.

Gaia to kosmiczne obserwatorium wysłane w 2013 roku przez ESA i umieszczone w punkcie libracyjnym L2 układu Ziemia-Słońce. Do tej pory opublikowano dwa zestawy danych, w 2016 i 2018 roku, a także wstępny pakiet zestawu trzeciego w 2020 roku. Teraz mamy dostęp do pełnego archiwum „trzeciej edycji”.

Główną ideą obserwatorium Gaia są pomiary dla bardzo wielu gwiazd w Drodze Mlecznej. W szczególności chodzi o astrometryczne pomiary paralaks gwiazd, co pozwala na wyznaczenie odległości do tych obiektów. W ten sposób powstaje dokładna mapa naszego otoczenia w Drodze Mlecznej. Gaia wykonuje jednak także pomiary fotometryczne i spektroskopowe, co pozwalana na prowadzenie szeregu innych badań.

Gaia Data Release 3 – liczba zaobserwowanych gwiazd. Źródło: ESA

Prawie dwa miliardy gwiazd

W ramach tzw. Gaia Data Release 3 opublikowano dokładne informacje o 1,8 miliarda gwiazd w naszej galaktyce, takie jak skład chemiczny, temperatury, barwy, masy, wiek i prędkość radialna gwiazd. Przygotowano także dodatkowe podzestawy danych, jak katalog obejmujący informacje o masach i ewolucji 800 tysięcy gwiazd podwójnych. Z kolei nowy przegląd planetoid zawiera informacje o 156 tysiącach tych obiektów w Układzie Słonecznym. Jest test też zestaw z informacjami na temat 10 milionów gwiazd zmiennych. Inne dane obejmują miliony galaktyk i kwazarów spoza Drogi Mlecznej.

Trzęsienia gwiazd i gwiezdne DNA

Wśród najciekawszych badań wykonywanych na podstawie Gaia Data Release 3 wskazano asterosejsmologię – badania „trzęsień gwiazd”. Są to niewielkie ruchy powierzchni gwiazd zmieniające ich kształty. Misja Gaia nie była planowana pod kątem analiz z zakresu asterosejsmologii, ale naukowcom udawało się już dzięki niej wykrywać oscylacje radialne (okresowe puchnięcie i kurczenie się gwiazd przy zachowaniu kształtu sferycznego). Nowością jest możliwość detekcji innych rodzajów wibracji – nieradialnych, zmieniających kształty gwiazd.

Następnym tematem są badania składu chemicznego gwiazd, obrazowo określone jako „badanie DNA gwiazd”. Gwiazdy różnią się zawartością ciężkich pierwiastków, zwanych przez astronomów metalami. Kolejne pokolenia gwiazdy wzbogacały materię międzygwiazdową w ciężkie pierwiastki wytworzone we wnętrzach gwiazd i rozprzestrzeniane przykładowo przez wybuchy supernowych. Potem z materii tej powstawały kolejne gwiazdy. Analizując skład chemiczny gwiazd, naukowcy mogą więc wnioskować o ich pochodzeniu, a dzięki Gai mają do dyspozycji największą mapę chemiczną galaktyki wraz z ruchami 3D, zarówno w sąsiedztwie Układu Słonecznego, jak i dla małych galaktyk w pobliżu Drogi Mlecznej.

W przeciwieństwie do misji, które mają na celu konkretne obiekty, Gaia dokonuje wielokrotnego przeglądu całego nieba z miliardami gwiazd. Można dzięki temu dokonywać odkryć, które umykają bardziej wyspecjalizowanym projektom – powiedział Timo Prusti z ESA, naukowiec projektu Gaia.

Polski udział

Wielu polskich astronomów wykorzystuje dane z obserwatorium Gaia. Oficjalnie z projektem związani są: prof. Łukasz Wyrzykowski, dr Milena Ratajczak i mgr Katarzyna Kruszyńska z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Mamy też Polaka w Gaia Data Processing Centre w Genewie, gdzie pracuje Krzysztof Nienartowicz.

13 czerwca 2022 roku w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego zorganizowano „Dzień Misji Gaia”. Odbyła się konferencja prasowa i transmisja z oficjalnego otwarcia baz danych Gaia DR3 przez ESA. Przygotowano również warsztaty edukacyjne dla dzieci, wykład popularnonaukowy oraz koncert.

50 publikacji

Wraz z udostępnieniem Gaia Data Release 3 ukazało się także specjalne wydanie czasopisma „Astronomy & Astrophysics” z około 50 publikacjami opisującymi prezentowane dane i szczegóły techniczne oraz pokazującymi naukowy potencjał nowych danych z Gai. Następne publikacje zestawów danych zaplanowano na 25 lipca 2024 roku i 28 maja 2027 roku.

Oto tytuły dziewięciu przykładowych publikacji demonstrujących potencjał naukowy:

Mapowanie asymetrycznego dysku Drogi Mlecznej;
Pulsacje w gwiazdach ciągu głównego OBAF obserwowane przez misję Gaia;
Widma odbiciowe małych ciał Układa Słonecznego;
Galaktyka w Twoich ulubionych kolorach. Syntetyczna fotometria z widm Gai małej rozdzielczości;
Wielokrotność gwiazd, wstęp do ukrytego skarbu;
Zawartość pozagalaktyczna;
Chemiczna kartografia Drogi Mlecznej;
Złota próbka parametrów astrofizycznych;
Badanie i mapowanie rozmytych pasm międzygwiazdowych na 862 nm;