Gaia Mission julkaisee kartan yli miljardista tähdestä - tässä se voi opettaa meitä

alkaen Conversation

- tämän viestin kirjoittaja George Seabroke, UCL

Useimmat meistä ovat katsoneet yötaivaalle ja miettineet, kuinka kaukana tähdet ovat tai mihin suuntaan ne liikkuvat. Totuus on, että tiedemiehet eivät tiedä Linnunradan suurimman osan tähtien tarkkoja paikkoja tai nopeuksia. Mutta nyt uusi erä tietoja Euroopan avaruusjärjestöltä Gaia-satelliitti, jonka tavoitteena on kartoittaa tähdet galaksissamme ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti, on tullut valaisemaan asiaa.

Jaa tämä artikkeli - Siirry sosiaalisen median painikkeisiin sivun oikealle puolelle.

- Gaia-arkisto avattiin 25. huhtikuuta, jolloin Gaian toinen datajulkaisu julkistettiin kaikille. Lainatakseni scifi-klassikon Dave Bowmania 2001: Space Odyssey: "Se on täynnä tähtiä". Itse asiassa se sisältää tietoja etäisyyksistä yli 1.3 miljardiin tähtiin.

Gaia-satelliitti laukaistiin avaruuteen vuonna 2013, ja se on skannannut taivasta kahdella kaukoputkellaan siitä lähtien jatkuvasti saadakseen selville, miten Linnunrata-galaksimme muodostui ja kehittyi. Tätä varten se mittaa jotain ns parallaksi. Jos pidät sormea ​​käsivarsien pituussuunnassa ja katsot sitä toisella silmällä ja sitten toisella, sormesi näyttää vaihtavan asentoa taustaan ​​verrattuna. Kulman muutosta kutsutaan parallaksi.

Avaruudessa oleminen mahdollistaa Gaian näkevän samanlaisia ​​pieniä muutoksia tähtien asemissa. Havainnot eri paikoissa kuuden kuukauden välein (puolessa matkaa sen kiertoradalta Maan ympäri) ovat samanlaisia ​​kuin katsoisit sormeasi yhdellä silmällä ja sitten toisella. Kun tiedät parallaksin sekä etäisyyden Gaiasta aurinkoon (tai etäisyyden nenästäsi silmään), voit käyttää yksinkertaista trigonometriaa laskeaksesi etäisyyden jokaiseen tähteen (tai sormeesi).

Gaia näkee myös tähtien liikkuvan taivaan tasossa ajan myötä. Nämä "kulman ajan" yksiköt voidaan muuntaa fyysiseksi nopeuden yksiköksi (esimerkiksi kilometreiksi sekunnissa), jos tiedämme etäisyyden tähtiin. Kuitenkin, jotta tiedetään, kuinka tähti liikkuu kolmessa ulottuvuudessa avaruudessa, edellyttää, että mittaamme myös nopeuden kohtisuorassa taivaaseen nähden näköviivaa pitkin. Tämä vaatii a galaktinen nopeuskamera!

Koko taivaan kartta tähtien mediaaninopeuksista aurinkoa kohti tai siitä poispäin. DPAC/ESA, CC BY-SA

Tavallinen tutkanopeuskamera käyttää Doppler-ilmiö – aaltojen venyminen tai puristuminen liikkeen vuoksi – mittaamalla radiotaajuuden muutosta autoista pomppineiden signaalien perusteella niiden nopeuden mittaamiseksi. Vastaavasti Gaia mittaa taajuuden muutosta tähtien valossa tarkistaakseen niiden nopeuden. Tähtivalo on sinisempi, jos tähti liikkuu meitä kohti, tai punaisempi, jos tähti siirtyy pois meistä. Tätä kutsutaan säteittäinen nopeus.

Mullistavaa dataa

Gaian ensimmäinen datajulkaisu Vuonna 2016 julkaisi noin kahden miljoonan tähden etäisyydet, mutta se ei sisältänyt säteittäisiä nopeuksia. Tiesimme kuitenkin jo alle 400,000 XNUMX näistä tähdistä radiaalinopeuden – mitattuna maasta useilla erilaisilla tutkimuksilla.

Gaian toinen julkaisu sisältää tietoja taivaan paikoista ja kirkkaudesta lähes 1.7 miljardille tähdelle ja yli seitsemän miljoonalle säteittäiselle nopeudelle. Tämä ei ainoastaan ​​tee Gaiasta kaikkien aikojen suurinta radiaalinopeustutkimusta, vaan se lisää tarkkojen 3D-avaruusnopeuksien omaavien tähtien määrää 18-kertaiseksi.

Tähtiluettelon rinnalla on myös julkaistu sarja Gaia-tieteen esittelypapereita. Olin mukana taustalla olevassa tutkimuksessa yksi näistä papereista, joka rakentaa tähän mennessä yksityiskohtaisimman kartan 3D-avaruuden nopeuksista.

Jännittävästi kartta paljasti, että Linnunradalla on globaali tähtien järjestely, joista suurin osa sijaitsee galaksimme ohuessa kiekossa. Ne on järjestetty ohuiksi alusrakenteiksi pyöreän kaaren muotoisina. Tämä on tärkeä vihje siitä, miten Linnunrata muodostui ja miten se edelleen kehittyy. Nyt viestikapula siirtyy tähtitieteilijöille tämän löydön tulkitsemiseksi ja Gaian toisen tiedonjulkaisun täyden potentiaalin tutkimiseksi.

Lopulta Gaian tuottama luettelo voisi auttaa meitä tekemään monia uusia löytöjä – mukaan lukien kymmenien tuhansien asteroidien kartoittaminen aurinkokunnassamme. Tarkastellessamme tähtien kirkkautta, voimme löytää eksoplaneettoja, jotka kiertävät myös muita tähtiä kuin omaamme.

Ehkä yllättävämpää on, että mittaukset voisivat jopa auttaa meitä ennustamaan tarkalleen, missä galaksissa pimeä aine – tuntematon, näkymätön aine, jonka uskotaan muodostavan suurimman osan universumin aineesta – sijaitsee. Gaia on myös löytänyt lähes 5,000 XNUMX kohdetta, joita voidaan seurata maanpäällisillä teleskoopeilla ennen kuin ne katoavat. Suurin osa näistä on supernovoja, räjähtäviä tähtiä, jotka voivat auttaa paljastamaan universumin laajenemista kiihdyttävän pimeän energian luonteen.

Seuraavan Gaian tiedot julkaistaan ​​vuonna 2020. Tämän odotetaan lisäävän tähtien, joiden säteittäinen nopeus tunnetaan, lukumäärän nykyisestä seitsemästä miljoonasta noin 30 metriin – mikä pitää tiimimme kiireisenä vielä useiden vuosien ajan.

George Seabroke, Astrofysiikan vanhempi tutkija, UCL

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.