Pół miliona nowych gwiazd. ESA donosi o cennych odkryciach

Gaia to obserwatorium kosmiczne, którego głównym celem jest stworzenie precyzyjnej mapy Drogi Mlecznej w trzech wymiarach. Realizuje to poprzez określanie odległości do gwiazd. Jednak w trakcie tej misji, astronomowie mają również możliwość prowadzenia badań dotyczących innych aspektów kosmosu.

Zespół naukowców pracujący nad analizą danych z obserwatorium Gaia regularnie publikuje tzw. "Gaia Data Release", czyli duże zestawy danych. Szczególnie obszerny był trzeci Gaia Data Release (DR3), opublikowany w czerwcu 2022 roku, który obejmował informacje o ponad 1,8 miliarda gwiazd.

Mimo to, w tych ogromnych zbiorach danych nadal istnieją luki w tworzeniu pełnej mapy. Na przykład, Gaia nie zbadała jeszcze dokładnie obszarów na niebie, które są szczególnie gęsto usiane gwiazdami. Dotyczy to przede wszystkim gromad kulistych, czyli skupisk gwiazd powiązanych ze sobą grawitacyjnie i zwykle rozmieszczonych sferycznie. Niektóre z tych gromad kulistych są jednymi z najstarszych obiektów we Wszechświecie, co czyni je szczególnie cennymi dla naukowców jako cele badań. Problemem jest jednak to, że jasne jądra tych gromad, pełne gwiazd, mogą utrudniać teleskopowi uzyskanie wyraźnego obrazu.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W najnowszych publikacjach naukowcy skupili się na analizie gromady kulistej Omega Centauri, największej gromady kulistej widocznej z Ziemi. W tym przypadku, zamiast skupiać się na pojedynczych gwiazdach (co jest typowe dla obserwacji Gai), zastosowano specjalny tryb, aby uzyskać mapę szerokiego pasa na niebie otaczającego centrum gromady. Dzięki temu udało się odkryć ponad pół miliona słabych gwiazd, które nigdy wcześniej nie były obserwowane.

Nowe dane pozwoliły na wykrycie gwiazd, które są zbyt blisko siebie, aby można je było poprawnie zmierzyć za pomocą standardowych procedur Gai. Dzięki temu naukowcy mogą teraz lepiej zbadać strukturę gromady, rozmieszczenie gwiazd, ich ruchy i w ten sposób uzyskać wielkoskalową mapę gromady Omega Centauri.

Obecnie Gaia koncentruje swoje badania w podobny sposób na ośmiu kolejnych obszarach na niebie. Wyniki tych badań zostaną uwzględnione w zestawie Gaia Data Release 4, który jest planowany do publikacji pod koniec 2025 roku.

Kolejne publikacje dotyczą kosmologii, mimo że Gaia nie była pierwotnie zaprojektowana do prowadzenia badań odległego Wszechświata. Okazuje się jednak, że w danych z Gai można wykrywać soczewki grawitacyjne. Są to sytuacje, gdy obraz dalekiego obiektu jest zniekształcony przez inny obiekt (np. gwiazdę lub galaktykę), który znajduje się bliżej na linii widzenia. W ten sposób jasność dalekiego obiektu może być powiększona za pomocą soczewki (stąd nazwa), lub może powstać kilka obrazów tego samego obiektu.

Naukowcy zaprezentowali 381 kandydatów na soczewkowane w ten sposób odległe kwazary. Kwazary to niezwykle energetyczne jądra galaktyk, zasilane przez supermasywne czarne dziury. Wśród zidentyfikowanych soczewek jest pięć potencjalnych krzyży Einsteina, czyli rzadkiego przypadku, gdy soczewka grawitacyjna tworzy cztery obrazy obiektu ustawione w kształt podobny do krzyża.

Naukowcy podkreślają, że Gaia przeprowadziła pierwszy przegląd całego nieba w poszukiwaniu soczewek grawitacyjnych o wysokiej rozdzielczości.

Trzeci rodzaj publikacji dotyczy bliskich nam okolic, czyli Układu Słonecznego. Opublikowano m.in. informacje o 156 823 planetoidach (asteroidach), zidentyfikowanych w Gaia Data Release 3. Dane zawierają pozycje tych skalistych ciał w prawie dwukrotnie dłuższym okresie czasu niż poprzednio. Dzięki temu w większości przypadków można było obliczyć orbity z 20 razy lepszą dokładnością. W przyszłości Gaia Data Release 4 uzupełni ten zestaw danych: doda do niego komety, satelity oraz podwoi liczbę planetoid.

Kolejna publikacja oparta na danych z Gai skupia się na opracowaniu mapy dysku Drogi Mlecznej na podstawie śledzenia słabych sygnałów widocznych w świetle gwiazd – "odcisków palców" od gazu i pyłu, które znajdują się pomiędzy gwiazdami. Zespół naukowy zbadał 6 milionów widm, w których m.in. wykryto słabe struktury, nigdy wcześniej nie mierzone w tak licznej próbie. Może to pozwolić na ustalenie źródła sygnału, którym może być złożona molekuła organiczna.

W innej publikacji scharakteryzowano dynamikę 10 tysięcy pulsujących i podwójnych czerwonych olbrzymów, co stanowi najliczniejszą jak dotąd bazę tego typu obiektów. Gwiazdy te są przydatne do obliczania odległości w kosmosie i kluczowe w badaniach ewolucji gwiazd.

Obserwatorium Gaia zostało wystrzelone przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) w 2013 roku. Znajduje się około półtora miliona kilometrów od Ziemi w pobliżu punktu libracyjnego L2. W badaniach biorą udział naukowcy z Polski.