Миссия «Гайя»: опубликован второй набор данных, содержащий 1.7 миллиарда звёзд

Миссия «Гайя» Европейского Космического Агентства поставила очередной рекорд, выпустив самый подробный на сегодняшний день каталог звёзд. Чтобы получить это достижение космической обсерватории потребовалось всего лишь преодолеть свой же результат, который был опубликован в первом каталоге. Теперь у астрономов есть подробная информация о почти 1.7 миллиарда звёзд, что должно раскрыть не выявленные ранее детали нашего Млечного пути.

Учёные предвкушают множество открытий, которые ожидаются после публикации каталога за 22 месяца наблюдения звёздного неба. Новые данные о звёздах содержат в себе их положение на небе, индикаторы расстояний и направления движения. Вместе с этим в каталог включены высокоточные измерения астероидов нашей Солнечной системы и звёзд за пределами нашей Галактики.

Предварительный анализ этих феноменальных данных уже сейчас раскрывает мелкие и неприметные детали о структуре населения звёзд Млечного пути и о том, как эти звёзды перемещаются. А это является очень важной информацией для исследования формирования и развития Галактики.

«Наблюдения, проведённые обсерваторией «Гайя», потребуют пересмотра множества фундаментальных представлений об астрономии. Эта обсерватория — амбициозная миссия, которая была бы ничем без международного сотрудничества между людьми. Эта общая работа нацелена на понимание очень большого объёма сложных данных. Интерес, который проявляет не только мировое сообщество, но и простые жители нашей планеты к этим исследованиям, демонстрирует растущую потребность в подобных долгосрочных проектах. В перспективе это гарантирует прогресс для новых космических исследований и технологий, осуществление ещё более смелых научных миссий ближайших десятилетий», — Гюнтер Хазингер, ответственный за науку в Европейском Космическом Агентстве.

Вед звёзд всего неба Млечного пути и соседних галактик. На этих картах показана общая яркость и цвет звёзд (вверху), общая плотность звёзд (в середине) и межзвёздная пыль, заполняющая Галактику (внизу). Эти изображения основываются на наблюдениях, проведённых обсерваторией «Гайя» в период времени между июлем 2014 года и маем 2016 года. Эти данные вошли во второй выпуск каталога, опубликованного 25 апреля 2018 года. Источник: ESA/Gaia/DPAC

«Гайя» была запущена в декабре 2013 года, а первые научные операции обсерватория начала проводить уже в следующем году. Первый каталог данных, который содержал в себе информацию о работе за отрезок времени чуть больше года, был издан в 2016 году, он содержал в себе информацию о расстоянии и движении двух миллионов звёзд.

Новый выпуск данных, который охватывает период между 25 июля 2014 года и 23 мая 2016 года содержит данные о положении почти 1.7 миллиарда звёзд и с намного большей точностью. Для некоторых самых ярких звёзд в обзоре точность наблюдения можно сопоставить с попытками наблюдателей с Земли разглядеть рублёвую монетку, лежащую на поверхности Луны. Благодаря такой точности у исследователей появилась возможность отделить параллакс звёзд — видимое изменение положения звезды относительно фоновых объектов, вызванное ежегодным движением Земли по орбите вокруг Солнца, от их истинного движения внутри Млечного пути.

Второй выпуск каталога миссии «Гайя» содержит каталог ближних и дальних объектов всего неба. К ним относятся как астероиды нашей Солнечной системы, так и звёзды Млечного пути, и спутники нашей Галактики — шаровые звёздные скопления и соседние галактики. также были изучены отдалённые квазары, которые используются для определения астрономических координат. Эта инфографика суммирует космические расстояния, охваченные этим всесторонним набором данных. Источник: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

Новый каталог содержит данные о параллаксе и скорости движения по небу (собственное движение) более чем 1.3 миллиарда звёзд. А для тех звёзд, чей параллакс измерен с особой точностью, их примерно десять процентов от общего числа, астрономы могут непосредственно оценить расстояния от Земли.

«Второй выпуск данных «Гайи» является огромным прыжком вперёд относительно каталога спутника Hipparcos Европейского Космического Агентства, предшественника современной обсерватории и первой космической миссии по астрометрии, которая изучила приблизительно 118000 звезд почти за тридцать лет работы», — Энтони Браун из Лейденского университета, Нидерланды. Он является председателем консорциума по обработке и анализу данных «Гайи». В его подчинении приблизительно 450 учёных и разработчиков программного обеспечения, которым была доверена задача создания каталога от космической обсерватории.

«Само по себе количество одних только звёзд с их позицией и движением уже делает новый каталог «Гайи» довольно удивительным. Но здесь есть кое-что другое. Этот уникальный научный каталог включает в себя много других типов данных с информацией о свойствах звёзд и других космических объектов, делая этот выпуск действительно исключительным».

Такой всесторонний набор данных обеспечивает широкий спектр тем для всего астрономического сообщества. К этим данным можно отнести информацию о яркости всех рассмотренных звёзд, измерения цвета почти всех из них, информацию о том, как яркость и цвет полумиллиона переменных звёзд изменяются в течение длительных периодов времени. Сюда же включена информация о скорости вдоль линии визирования выборки в семь миллионов звёзд, температур поверхности приблизительно ста миллионов звёзд и эффектов межзвёздной пыли на 87 миллионов звёзд.

«Гайя» также наблюдает объекты и в нашей Солнечной системе. Второй выпуск данных включает в себя положения более чем 14000 известных астероидов, что позволит специалистам более точно определить их орбиты. Нет никаких сомнений, что в последующих каталогах будет содержаться информация о ещё большем количестве объектов Системы.

Если смотреть ещё дальше, то обсерватория получила более точную информацию о положении полумиллиона отдалённых квазаров — ярких галактик, активность которых обуславливается деятельностью сверхмассивных чёрных дыр в их ядрах. Эти источники используются для того, чтобы сформировать своеобразный справочный каркас для астрономических координат всех объектов в каталоге. Раньше подобное проводилось только для радиоволн, но теперь впервые эта информация доступна в оптическом диапазоне.

Но исследователи говорят, что главные открытия появятся только тогда, когда они смогут подробно исследовать новый выпуск каталога. Поверхностный анализ, который всегда проводится для подтверждения качества каталога, уже предоставил многообещающие и неожиданные последствия, например, на новое понимание развития звёзд.

Галактическая археология

«Новые данные от «Гайи» настолько мощные, что мы уже поглощены будущими результатами работы, которую ещё даже не делаем. Например, мы уже можем прикинуть самую подробную диаграмму Герцшпрунга-Рассела для всех звёзд, когда-либо изученных на всём небе, а сейчас мы можем определить некоторые интересные тенденции. Такое чувство, будто мы открываем новую эру галактической археологии», — Антонелла Валленари из Национального астрофизического института и Астрономической обсерватории Падуи, Италия.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Источник: ESA/Gaia/DPAC

Здесь представлена диаграмма Герцшпрунга-Рассела, основанная на втором выпуске каталога звёзд обсерватории «Гайя». В настоящее время он является самым подробным за всё время исследования космического пространства. Эта схема является своеобразным родословным деревом или портретом звёздной семьи.

Звёзды расположены согласно их цвету (горизонтальная ось) и яркости (вертикальная ось) и сгруппированы в различных областях схемы в зависимости от их масс, химического состава, возраста и стадии их жизненного цикла. Более яркие звёзды показаны в верхней части диаграммы, более тусклые — внизу. Синие звёзды, которые обладают горячими поверхностями, расположены слева, а более красные — справа, их поверхности холоднее.

Цветовой масштаб не указывает на конкретный цвет звезды, он является представление того, какое количество звёзд сосредоточенно в каждой части схемы: чёрный — низкое количество звёзд, красный, оранжевый и жёлтый цвета соответствуют всё боле и более высоким числам звёзд.

Большая диагональная полоса, проходящая через центр графика, показывает звёзды главной последовательности. В этой области расположились полностью сформировавшиеся звёзды, которые генерируют энергию посредством ядерной реакции преобразования водорода в гелий. Крупные звёзды, которые обладают синим и белым цветами расположены в верхнем левом конце главной последовательности, в то время как звёзды промежуточной массы, как наше Солнце, характеризуемые жёлтым цветом, расположены в середине. Более красные звёзды малой массы расположены в правой части последовательности.

Звёзды, которые с возрастом увеличиваются, становясь более яркими и более красными на схеме показаны в качестве вертикального ответвления, уходящего от главной ветви вправо. Это ветка красных гигантов. Известно, что самые крупные звёзды превращаются в красных гигантов и взрываются в виде сверхновых, а звёзды, как наше Солнце, заканчивают свои дни менее интересным образом, превращаясь в белый карлик — горячее ядро мёртвой звезды (они расположены в нижней левой части диаграммы).

Огромный прорыв в качестве данных при переходе от миссии Hipparcos к миссии «Гайя» особенно хорошо просматривается в области белых карликов. Это связано с тем, что сюда включены данные от «Гайи» по более чем 35000 таким объектам. Это позволяет астрономам видеть подписи отдельных белых карликов и отличать богатые водородом, от гелиевых.

Эта диаграмма названа в честь двух астрономов, которые разработали её в начале XX века. Она показывает сравнение звёздной величины звёзд с их цветом и является фундаментальным инструментом по изучению их населения и развития. Новая версия этой схемы, составленная на основе четырёх миллионов звёзд на расстоянии в пять тысяч световых лет от Солнца, отобранных из каталога «Гайя», впервые показывает много мелких неуловимых деталей. К таким деталям можно отнести подписи в различных типах белых карликов — мёртвых остатков звёзд, подобных Солнцу — которые позволят точно дифференцировать звёзды с ядрами, богатыми водородом, и другими, богатыми гелием.

Большое Магелланово Облако (БМО) является одной из самых близких к Млечному пути галактикой. На этом изображении объединена общая сумма излучения, зафиксированная обсерваторией в каждом своём пикселе с измерениями, полученными посредством применения различных фильтров. Информация о собственном движении звёзд (их скорости по небу) представлена в качестве текстуры. Измеряя собственное движение миллионов звёзд в БМО, астрономы смогли увидеть следы звёзд, вращающихся по часовой стрелке вокруг центра галактики. Метод обработки изображений, который использовался для создания этого, называют линейной интегральной конволюцией. Источник: ESA/Gaia/DPAC

Объединив эту диаграмму с измерениями «Гайи» скоростей звёзд, можно найти отличия между разным населением звёзд разных возрастов, которые расположены в разных областях Млечного пути, таких как его диск и гало. Оказывается, все эти звёзды имею различия, обусловленные тем, что все они формировались по-разному. Но до сих пор эти различия были неуловимы. Дальнейшее исследование предполагает, что быстро движущиеся звёзды, которые, как думают исследователи, принадлежали гало, охватывают два звёздных населения, которые образовались посредством двух различных сценариев. Всё это призывает учёных к более подробным исследованиям.

«Эта обсерватория значительно усовершенствует наше понимание о вселенной на всех её масштабах. Даже в области Солнца, в которой мы думали, что знаем всё, «Гайя» показывает новые и захватывающие особенности», — Тимо Прусти, ведущий учёный по проекту космической обсерватории.

Для подмножества звёзд, расположившихся на расстоянии нескольких тысяч световых лет от Солнца «Гайя» измерила скорость движения во всех трёх направлениях. Это позволило оценить направления движения для тех, которые движутся на одинаковых скоростях. Будущие исследования подтвердят, связано ли это движение с возмущениями, создаваемым перемычкой Млечного пути (области в центре Галактики с более плотным населением звёзд), спиральной структурой Галактики или взаимодействием с меньшими галактиками, которые слились с нашей миллиарды лет назад.

Благодаря точности обсерватории можно наблюдать даже движение звёзд в некоторых шаровых звёздных скоплениях — древних системах звёзд, связанных друг с другом гравитацией. Такие скопления широко распространены и подтверждены как в нашей Галактике, так и в соседних Большом и Малом Магеллановых Облаках.

Данные новой обсерватории использовались для того, чтобы получить параметры орбит 75 шаровых звёздных скоплений и 12 карликовых галактик, которые вращаются вокруг Млечного пути. Это также является ключевой информацией, способной помочь изучить прошлое развитие нашей Галактики и её среды, гравитационных сил, которые действуют, и распределение неуловимой тёмной материи, пронизывающей все галактики.

«Эта обсерватория представляет собой астрономию в своём самом совершенстве. Учёные будут ещё много лет заняты этими данными, и мы готовы к той лавине открытий, которые должны раскрыть тайны нашей Галактики», — Фред Янсен, руководитель миссии «Гайя» в Европейском Космическом Агентстве.

По информации Европейского Космического Агентства.

0

Автор публикации

не в сети 7 месяцев

Максим Коваленко

1
Комментарии: 0Публикации: 192Регистрация: 22-03-2018

Читайте также:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Авторизация
*
*
Войти с помощью: 
Генерация пароля