Gaia — ESA kosmosa observatorija: Piena Ceļa zvaigžņu 3D karte

Gaia — ESA observatorija, kas rada precīzu 3D Piena Ceļa karti: mēra miljarda zvaigžņu attālumus un kustības, atklājot mūsu galaktikas izcelsmi, struktūru un evolūciju.

Gaia ir kosmosa observatorija. To 2013. gada 19. decembrī palaida Eiropas Kosmosa aģentūra (ESA). Misijas mērķis ir izveidot 3D kosmosa katalogu ar aptuveni vienu miljardu astronomisko objektu.

Tā izpētīs aptuveni 1% no Piena ceļa populācijas. Tā ir Hipparcos misijas pēctece un ir daļa no EKA ilgtermiņa zinātniskās programmas Horizon 2000 Plus. Gaia piecu gadu laikā aptuveni 70 reizes novēros katru no mērķa zvaigznēm.

Gaia izveidos ārkārtīgi precīzu trīsdimensiju karti ar zvaigznēm visā Piena Ceļa galaktikā un kartēs to kustības. Šie dati ir Piena Ceļa rašanās un turpmākās evolūcijas produkts. Spektroskopiskajos mērījumos tiks noskaidrotas katras novērotās zvaigznes fizikālās īpašības, to spožums, temperatūra, gravitācija un elementu sastāvs. Attālumi līdz aptuveni 20 miljoniem zvaigžņu tiks mērīti, izmantojot ikgadējo paralakses metodi.

Masu zvaigžņu skaitīšana nodrošinās novērojumu pamatdatus. Izmantojot šos datus, astronomi cer risināt virkni svarīgu problēmu, piemēram, mūsu galaktikas izcelsmi, struktūru un evolūcijas vēsturi. Vienlaikus tiks mērīts liels skaits kvazāru, galaktiku, ekstrasaules planētu un Saules sistēmas ķermeņu.

Gaia tika palaista ar Sojuz raķeti no Gviānas Kosmosa centra (GSC) Franču Gviānā. Tā atrodas Līsajous orbītā ap Saules-Zemes L2 Lagranža punktu. Līdz 2018. gada aprīlim tā ir izmērījusi aptuveni miljardu zvaigžņu un citu objektu.

Tehniskie pamati un instrumenti

Gaia ir aprīkota ar divām savstarpēji saliktām teleskopiskajām šķautnēm, kas fokusē gaismu uz lielu CCD kameru laukumu. Galvenie misijas instrumenti ir:

• astrometriskais instruments — nosaka zvaigžņu precīzas pozīcijas, paralakses un proper motion (kustības debesīs);
• fotometriskie spektrometri (BP un RP) — nodrošina zvaigžņu krāsu un zemas izšķirtspējas spektrus, kas ļauj noteikt temperatūru, spožumu un ķīmisko sastāvu;
• RVS (Radial Velocity Spectrometer) — vidējas izšķirtspējas spektrometrs, kas mēra zvaigžņu radiālo ātrumu un papildus ķīmiskos parametrus spilgtākajiem objektiem.

Visi mērījumi tiek veikti ar augstu precizitāti — gaišākajiem objektiem tas tiek mērīts ar leņķa precizitāti, kas ļauj noteikt attālumus un kustības ar unikālu precizitāti salīdzinājumā ar iepriekšējām misijām.

Datu apstrāde un publicēšana

Gaia datu apstrāde un zinātniskā analīze notiek plašā starptautiskā konsorcijā — Data Processing and Analysis Consortium (DPAC). Datu publicēšana notiek pa kārtām (datu izlaidumi), kuros pakāpeniski tiek publicēta astrometrija, fotometrija, spektroskopija, mainīgo zvaigžņu un Saules sistēmas objektu katalogi, kā arī citi papildus rezultāti. Pirmajos izlaidos (DR1, DR2, EDR3, DR3 u.c.) tika iekļauti dati par miljardiem objektu, un katrs jauns izlaidums palielina precizitāti un papildina pieejamo informāciju.

Zinātniskie sasniegumi un pielietojumi

Gaia dati sniedz fundamentālu atbalstu daudzām astronomijas jomām:

• detalizēta Piena Ceļa struktūras un veidošanās izpēte — zvaigžņu kustību un sadalījuma analīze, kas palīdz atklāt seno zvaigžņu plūsmas, sadursmes un apvienošanās vēsturi;
• precīza zvaigžņu attālumu noteikšana, kas uzlabo vērtējumus par zvaigžņu spilgtumu, masu un vecumu;
• ekstrasistēmu meklējumi un raksturošana — astrometrija var atklāt planētas, īpaši tās ar lielāku masu un tālākām orbītām;
• miljonu mainīgo zvaigžņu un transiējošu notikumu reģistrācija; mikrogravitācijas un citādu pāreju novērojumi;
• Saules sistēmas mazo ķermeņu precīza trajektoriju noteikšana, kas uzlabo orbītu aprēķinus un potenciāli atklāj jaunas asteroīdu grupas;
• ekstragalaktikas un kvazāru identifikācija, kas palīdz izveidot precīzu neitrālo koordinātu sistēmu (iekļaujot kosmisko atsauču sistēmu).

Misijas ilgums un nākotne

Gaia sākotnēji bija plānota uz aptuveni pieciem gadiem, taču misija ir tikuši pagarināta, cik ilgā termiņā to atļauj tehniskais stāvoklis un resurss (degvielas atlikums un aparatūras nodilums). Turpmākajos gados gaidāmi jauni datu izlaidumi, kuri uzlabos precizitāti, papildinās katalogus un ļaus veikt plašākas statistiskas analīzes par zvaigžņu populācijām un galaktikas dinamiku.

Praktiski pieejamie resursi

Gaia dati un rezultāti ir plaši pieejami zinātniekiem un sabiedrībai. Datu katalogi, vizualizācijas un pētījumu rezultāti tiek publicēti oficiālos datu izlaidos un dažādos zinātniskos portālos, ļaujot veikt neatkarīgus pētījumus un izveidot kartes, simulācijas un interaktīvas vizualizācijas par Piena Ceļu.

Gaia misija jau radījusi fundamentālus ieguldījumus mūsu izpratnē par galaktiku un turpinās būt viens no galvenajiem datu avotiem astrometrijā un galaktikas zinātnē nākamajās desmitgadēs.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir Gaja?

J: Kāda ir Gaia misija?

J: Cik ilgā laikā Gaia novēros katru mērķa zvaigzni?

J: Kādus datus sniedz Gaia?

J: Ko astronomi cer sasniegt ar šiem datiem?

Meklēt pēc burta