Nowy przewodnik po Drodze Mlecznej ujawnia dzisiaj misja kosmiczna Gaia
Gaia – misja Europejskiej Agencji Kosmicznej ujawniła dzisiaj nową skarbnicę danych o naszej Galaktyce. Dzięki opublikowanym właśnie danym astronomowie szczegółowo opisują miliardy gwiazd, nowo odkryte planety oraz kandydatki na czarne dziury. Przełomowy, najdokładniejszy dotychczas przewodnik po Drodze Mlecznej powstaje przy znacznym udziale astronomów z Uniwersytetu Warszawskiego.
Gaia to misja Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wystrzelona w grudniu 2013 roku, której celem jest stworzenie najdokładniejszej i najbardziej kompletnej, wielowymiarowej mapy Drogi Mlecznej. Dzięki temu astronomowie będą mogli odtworzyć strukturę naszej Galaktyki i zbadać jej ewolucję przez miliardy lat, a także lepiej zrozumieć cykl życia gwiazd i nasze miejsce we Wszechświecie.
Trzeci katalog danych misji Gaia
Teleskopy obserwatorium kosmicznego Gaia wykonują z niespotykaną dotąd precyzją jednoczesne pomiary położeń, jasności, rozkładu energii oraz prędkości gwiazd. Trzeci z serii katalogów danych misji Gaia (ang. Gaia Data Release 3, DR3) opracowany w oparciu o te obserwacje zawiera nowe i ulepszone informacje dla prawie dwóch miliardów gwiazd w naszej Galaktyce. Dzięki najnowszej analizie danych z misji Gaia poznaliśmy temperatury gwiazd, ich skład chemiczny, barwy, masy, wiek oraz prędkości.
Nowo opublikowany zbiór danych zawiera także największy jak dotąd katalog gwiazd podwójnych, jak również opis tysięcy obiektów naszego Układu Słonecznego – planetoid i księżyców planet – a także charakterystykę milionów galaktyk i kwazarów poza Drogą Mleczną, w dalszym Wszechświecie.
Katalog DR3 zawiera także niepublikowane wcześniej informacje o zmianach jasności gwiazd w czasie, dzięki którym naukowcy sklasyfikowali 10 milionów gwiazd zmiennych. Wśród tych obiektów znalazły się kandydatki na czarne dziury, w poszukiwaniu których szczególny udział mieli warszawscy astronomowie pod kierownictwem prof. dr. hab. Łukasza Wyrzykowskiego z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego (OA UW).
Zobaczyć niewidoczne
Misja Gaia skanuje całe niebo, zarówno tę część widoczną z Polski, czyli niebo północne, jak i niebo południowe. Gaia obserwuje z przestrzenii kosmicznej, a nie z powierzchni Ziemi – nie przeszkadzają jej więc chmury, ani zmienna pogoda. Dzięki ciągłym obserwacjom Gaia może bardzo precyzyjnie wyznaczać, jak zmieniają się położenia gwiazd oraz ich jasności. Astronomowie z OA UW wykorzystali te zalety obserwatorium Gaia do wykrycia kandydatów na czarne dziury w naszej Galaktyce przy wykorzystaniu dwóch metod.
Pierwsza technika polegała na zidentyfikowaniu około 6 tysięcy gwiazd w układach podwójnych, które zmieniały swoją jasność w sposób okresowy, wywołany ruchem orbitalnym wokół bardziej masywnego składnika. Wśród nich znalazły się 262 układy, gdzie towarzysz gwiazdy jest niewidocznym obiektem, najprawdopodobniej gwiazdą neutronową lub czarną dziurą.
Druga metoda pozwoliła wykryć obiekty, których grawitacja zakrzywia czasoprzestrzeń i jak soczewka skupia światło odległych gwiazd. Zarejestrowanie tymczasowego pojaśnienia gwiazdy może oznaczać, że mamy do czynienia ze zjawiskiem soczewkowania grawitacyjnego w skali mikro, przewidzianym przez Einsteina, a rozwiniętym w praktyczne narzędzie przez polskiego astronoma Bohdana Paczyńskiego oraz grupę OGLE, prowadzoną na Uniwersytecie Warszawskim od 30 lat przez prof. Andrzeja Udalskiego. W katalogu Gaia DR3 znalazły się 363 zjawiska mikrosoczewkowania, wśród których może znajdować się kilka soczewkujących gwiazd neutronowych, jak i czarnych dziur.
Dalsze badania nad wspomnianymi kandydatami na niewidoczne obiekty będą prowadzone w oparciu o dodatkowe dane misji kosmicznej Gaia, które nie zostały jeszcze opracowane, oraz za pomocą sieci obserwatoriów naziemnych. Jednym z teleskopów biorących udział w tych badaniach jest Stacja Obserwacyjna Uniwersytetu Warszawskiego w Ostrowiku pod Warszawą.
Polujemy na czarne dziury już od wielu lat, Gaia to unikatowe urządzenie, dzięki któremu staje się to wreszcie możliwe na dużą skalę. Dodatkowe obserwacje naziemne prowadzimy z wykorzystaniem sieci teleskopów, w tym naszego instrumentu pod Warszawą – mówi prof. Łukasz Wyrzykowski z Obserwatorium Astronomicznego UW, członek zespołu misji Gaia i główny autor katalogu zjawisk mikrosoczewkowania – jednej z 40 publikacji prezentujących wyniki katalogu Gaia DR3.
Gwiazdy podwójne, planetoidy, kwazary i nie tylko
Pozostałe opublikowane dziś prace odzwierciedlają ogrom potencjału badawczego danych z misji Gaia. Nowy katalog gwiazd podwójnych przedstawia masę i ewolucję ponad 800 tysięcy układów podwójnych, a nowy przegląd planetoid obejmujący 150 tysięcy obiektów pozwala zgłębić wiedzę na temat pochodzenia naszego Układu Słonecznego. Gaia przedstawia również informacje o 10 milionach gwiazd zmiennych, tajemniczych makrocząsteczkach pomiędzy gwiazdami, a także o kwazarach i galaktykach znajdujących się poza naszym kosmicznym sąsiedztwem.
Nowo opublikowane dane pozwolą na odkrywanie tajemnic miliardów obiektów astronomicznych różnej natury, położonych w zróżnicowanych obszarach naszej Galaktyki, ale także poza nią. W przeciwieństwie do innych misji, których celem są konkretne obiekty i zagadnienia naukowe, Gaia jest misją przeglądową. Oznacza to, że podczas wielokrotnego przeglądu całego nieba z miliardami gwiazd Gaia z pewnością dokona odkryć zjawisk, które inne, bardziej wyspecjalizowane misje mogłyby przegapić – mówi dr Timo Prusti, kierownik naukowy misji Gaia przy ESA.
Ogrom danych z misji Gaia umożliwi rozwiązywanie zagadek Wszechświata zarówno społeczności profesjonalnych astronomów, jak i miłośnikom astronomii. “Wraz z otwarciem archiwum DR3 zapowiadamy pierwszy projekt citizen science misji Gaia. Dzisiaj rozpoczynamy odliczanie do inauguracji projektu badań społecznościowych Gaia Vari, który umożliwi internautom wzięcie aktywnego udziału w klasyfikacji obiektów zmiennych zaobserwowanych przez misję” – mówi dr Milena Ratajczak z OA UW. Dziś każdy może uczestniczyć w odkryciach naukowych, by pomóc w zrozumieniu naszego kosmicznego otoczenia, które wciąż kryje wiele tajemnic – dodaje Ratajczak. Start projektu zapowiedziano na 4 grudnia tego roku. Projekt przygotowują zespoły Sednai i Science Now.
Chemiczna mapa Drogi Mlecznej
Źródło: ESA / Gaia / DPAC
Licencja:CC BY-SA 3.0 IGO
Rodziny planetoid w Gaia Data Release 3
Źródło: ESA / Gaia / DPAC
Licencja:CC BY-SA 3.0 IGO
Astrometria: gwiazdy podwójne są wykrywane przez ruch na niebie, który nie jest jednorodny; może to być ruch eliptyczny lub tylko jego część w przypadku orbit o bardzo długich okresach. Dwa źródła nie mogą być obserwowane indywidualnie, ponieważ są zbyt odległe; zatem albo obaj towarzysze mają bardzo różne jasności (ekstremalnym przykładem jest gwiazda i planeta) i można wykryć tylko ruch obiektu jaśniejszego; lub źródła mają podobną jasność i widoczny jest tylko ruch fotocentrum. Układy podwójne astrometryczne zazwyczaj mają długie okresy (miesiące, lata lub dekady), ponieważ ruch na niebie jest zbyt mały, aby wykryć układy podwójne o krótkim okresie.
Fotometria: Układy podwójne zaćmieniowe gwiazd wykrywane są dzięki okresowemu spadkowi jasności gwiazdy w wyniku jej zaćmienia przez towarzysza. Ponieważ prawdopodobieństwo, że dla obiektów oddalonych znacznie od siebie na niebie, linia widzenia znajduje się dokładnie wzdłuż płaszczyzny orbity jest bardzo małe, obserwowane układy podwójne zaćmieniowe mają zwykle krótkie okresy, rzędu godzin do dni.
Spektroskopia: układy podwójne mają prędkość radialną, która zmienia się okresowo, w zależności od tego, czy gwiazda się od nas zbliża, czy oddala. Obiekty takie są wykrywane dzięki tej zmienności. Jeśli gwiazdy układów są podobnej jasności, w widmie można zobaczyć linie widmowe dwóch obiektów, chociaż często widoczne są tylko linie od najjaśniejszych. Ponieważ amplituda zmian prędkości radialnej wzrasta, gdy okres jest krótszy, układy krótkookresowe są częstsze, a ich okresy wynoszą zwykle od godzin do miesięcy.
Dzięki wykorzystaniu powyższych technik Gaia wykrywa tysiące gwiazd podwójnych. W szczególnych przypadkach możliwe jest oszacowanie masy towarzyszy, a czasem także jasności pojedynczych gwiazd. Umożliwia to znajdowanie wśród standardowych gwiazd obiektów szczególnych, takie jak egzoplanety, białe karły lub obiekty zwarte – gwiazdy neutronowe, a nawet czarne dziury.
Źródło: ESA / Gaia / DPAC
Licencja: CC BY-SA 3.0 IGO
Informacje dodatkowe:
Transmisja i nagranie z polskiej części konferencji prasowej w Obserwatorium Astronomicznym UW z dnia 13 czerwca 2022 r., godz. 10:00:
Transmisja i nagranie z konferencji prasowej w ESA z dnia 13 czerwca 2022 r. godz. 10:00:
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/ESA_Web_TV
Pakiet informacji dla mediów, w tym w języku polskim i ukraińskim:
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Gaia_data_release_3_media_kit
bezpośredni link do pakietu po polsku:
http://kohav.astrouw.edu.pl/~wyrzykow/Gaia2022/Gaia_dr3_mediakit_pl_final2.pdf
Więcej szczegółów na temat Gaia Data Release 3 można znaleźć na stronach ESA:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/data-release-3
oraz na stronach Obserwatorium Astronomiczne UW:
Archiwum danych Gaia, otwarte dnia 13 czerwca 2022 r. o godz. 12:00 CEST będzie dostępne pod adresem:
https://gea.esac.esa.int/archive/
Krótkie artykuły na wybrane tematy związane z Gaia Data Release 3 (w języku angielskim):
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr3-stories
Wszystkie publikacje naukowe z Gaia DR3 (w języku angielskim):
