Kopalnia astronomicznych danych w nowych publikacjach z misji Gaia

Gaia to kosmiczne obserwatorium, którego zadaniem jest wykonanie dokładnej mapy Drogi Mlecznej w trzech wymiarach, dzięki wyznaczaniu odległości do gwiazd. Przy okazji jednak astronomowie mogą prowadzić badania dotyczące innych obszarów wiedzy o kosmosie.

Co pewien czas naukowcy opracowujący efekty obserwacji, wykonanych przez obserwatorium Gaia, wypuszczają tzw. "Gaia Data Release", czyli duży zestaw danych. Zwłaszcza trzeci Gaia Data Release (DR3) był opublikowany w czerwcu 2022 roku i objął ponad 1,8 miliarda gwiazd.

Jednak w tej mnogości danych nadal występują dziury w opracowywaniu kompletnej mapy. Na przykład Gaia nie zbadała jeszcze dokładnie obszarów na niebie, które są szczególnie gęsto usiane gwiazdami. Dotyczy to w szczególności gromad kulistych, skupisk gwiazd powiązanych ze sobą grawitacyjnie i zwykle rozmieszczonych sferycznie. Niektóre z gromad kulistych należą do najstarszych obiektów we Wszechświecie, są więc szczególnie cenne dla naukowców jako cel badań. Niestety pojawia się tutaj trudność, jasne jądra gromad, pełne gwiazd, mogą utrudniać teleskopowi uzyskanie wyraźnego obrazu.

W najnowszych publikacjach do analizy wybrano gromadę kulistą Omega Centauri, która jest największą gromadą kulistą widoczną z Ziemi. Jednak w tym przypadku zamiast skupiać się na pojedynczych gwiazdach (co jest typowe w obserwacjach Gai), zastosowano specjalny tryb, aby uzyskać mapę szerokiego pasa na niebie otaczającego centrum gromady. Dzięki temu udało się odkryć ponad pół miliona słabych gwiazd nigdy wcześniej nie obserwowanych.

Nowe dane pozwoliły wykryć gwiazdy, które są zbyt blisko siebie, aby móc je poprawnie zmierzyć w standardowych procedurach Gai. Dzięki temu można teraz lepiej zbadać strukturę gromady, rozmieszczenie gwiazd, ich ruchy i uzyskać w ten sposób wielkoskalową mapę gromady Omega Centauri.

Gaia - najnowsze dane

Obecnie Gaia skupia się w podobny sposób na ośmiu kolejnych obszarach na niebie. Rezultaty będą ujęcie w zestawie Gaia Data Release 4, który spodziewany jest pod koniec 2025 roku.

Kolejne nowe publikacje dotyczą kosmologii, pomimo że Gaia nie była zaprojektowana do prowadzenia badań odległego Wszechświata. Otóż w danych Gai można wykrywać soczewki grawitacyjne, czyli sytuacje, gdy obraz dalekiego obiektu jest zaburzony przez inny obiekt (gwiazdę, galaktykę), znajdujący się na linii widzenia - ale bliżej. W ten sposób jasność dalekiego obiektu może być powiększona przy pomocy soczewki (stąd nazwa), albo może powstać kilka obrazów obiektu.

Zaprezentowano 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 wskazują, że można powiedzieć, iż Gaia dokonała pierwszego przeglądu całego nieba w poszukiwaniu w wysokiej rozdzielczości soczewek grawitacyjnych.

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 o dane 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 zbadał 6 milionów widm, w których m.in. wykryto słabe struktury, nigdy wcześniej nie mierzone w tak licznej próbie. Być może pozwoli to w końcu 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.