Миссия ЕКА Gaia публикует новую порцию астрономических данных. С момента запуска в 2013 году миссия опубликовала три регулярных массива данных, получивших названия Gaia DR1, DR2 и DR3. ESA называет этот выпуск «выпуском целевого продукта», и, хотя он меньше, чем предыдущие три выпуска, он все равно эффективен.
Миссия «Гея» может остаться незамеченной для большинства из нас. Он не создает великолепных изображений, которые распространяются через Интернет, как космический телескоп Джеймса Уэбба или Хаббл. Вместо этого он вносит весомый вклад в виде фундаментальных необработанных данных, которые затрагивают широкий спектр вопросов астрономии и астрофизики.
Миссия Gaia проста: она измеряет движения, расстояния и положения миллиардов звезд с чрезвычайной точностью, что в совокупности известно как астрометрия. Попутно он также измеряет положение некоторых экзопланет. Его цель — нарисовать самую подробную картину Млечного Пути и раскрыть новые взгляды на наше место во Вселенной.
В этом новом целевом выпуске Gaia закрыла некоторые пробелы в своем предыдущем освещении, в том числе регионы, где звезды плотно расположены друг к другу. Гайя выполняет свою работу, исследуя отдельные звезды. Но в этом выпуске внимание было обращено на другие вещи, в том числе на шаровые скопления.
«Мы задействовали этот удивительный космический инструмент на максимальной мощности».
Алексей Минц, участник коллаборации Gaia
Шаровые скопления (ШС) — это древние сфероидальные группы звезд, связанные между собой гравитацией. Они могут содержать миллионы звезд и встречаются в галактиках, в том числе и в нашей. Омега Центавра была первой звездой ШЦ, о которой стало известно человечеству, хотя в древности мы думали, что это одна звезда. Она находится на расстоянии 17 000 световых лет от нас и насчитывает около 10 миллионов звезд-членов.
ЕКА решило привлечь Гайю к работе над Омега Центавра, также называемой NGC 5139.
Омега Центавра считается типичным ШЦ, а также самым массивным во всем Млечном Пути. Чтобы изучить это, ЕКА использовало в обсерватории режим тестирования и калибровки, который не был предназначен для науки. «Мы не ожидали, что когда-нибудь будем использовать его в науке, что делает этот результат еще более захватывающим», — сказала Катя Вайнгрилл из Института астрофизики Лейбница в Потсдаме, Германия. Вайнгрилл также является членом коллаборации Gaia и ведущим автором одной из нескольких статей, в которых представлены новые результаты.
Режим наблюдения отличается тем, что он не фокусируется на отдельных звездах. Вместо этого он нанес на карту широкий участок неба, включающий Омегу Центавра. Обсерватория добавила более полумиллиона новых звезд, которых раньше не видела.
«В?Омеге?Центавре?мы?обнаружили?более?пол?миллиона?новых?звезд?Гея не?видела?раньше?- из?всего?одного?скопления!» — сказал Вайнгрилл.
Оказывается, инженерный режим Гайи может внести вклад, которого не может сделать обычный режим наблюдений обсерватории. Звезды в центре Омеги Центавра расположены настолько плотно, что их трудно различить. Но не в инженерном режиме.
«Это не просто заделка дыр в нашей картографии, хотя это ценно само по себе», — добавил соавтор и участник Gaia Collaboration Алексей Минц, также из AIP. «Наши данные позволили нам обнаружить звезды, которые расположены слишком близко друг к другу, чтобы их можно было правильно измерить с помощью обычного трубопровода Гайи. С помощью новых данных мы сможем изучить структуру скопления, как распределены составляющие его звезды, как они движутся и многое другое, создав полную крупномасштабную карту Омеги Центавра. Он использует весь потенциал Гайи – мы задействовали этот удивительный космический инструмент на максимальной мощности».
Омега Центавра древняя. Возраст ее звезд составляет от 10 до 12 миллиардов лет. Роль ШС в эволюции галактик неясна, как и их происхождение. Возможно, это остатки слияния галактик, но ученые в этом не уверены. Эти надежные новые данные от Гайи могут помочь ответить на наши вопросы о ШС, как и о других проблемах астрономии.
Гайя собирается использовать свой инженерный режим для исследования еще восьми регионов, похожих на Омегу Центавра. Эти результаты будут включены в предстоящий DR4, который выйдет где-то после 2025 года.
Великолепная Омега Центавра — не единственная цель в новом выпуске Gaia. Хотя обсерватория никогда не предназначалась для изучения космологии, она заглянула глубоко во Вселенную и обнаружила гравитационные линзы. Гравитационные линзы — чрезвычайно массивные объекты, подобные скоплениям галактик. Их масса искривляет и увеличивает свет, и когда они находятся между нами и объектом, даже более далеким, чем линза, мы можем увидеть интересующий нас далекий объект.
Гравитационные линзы позволяют астрономам видеть чрезвычайно удаленные объекты, если все выстроено правильно. Общая теория относительности Эйнштейна предсказала их существование, и теперь они стали еще одним инструментом в арсенале астрономов. Они приносят объекты, которые обычно слишком далеки, чтобы их можно было наблюдать в пределах досягаемости. Далекие загадочные квазары — один из объектов, которые позволяют увидеть гравитационные линзы.
Гайя обнаружила почти 400 кандидатов в квазары и 50, которые почти наверняка являются квазарами.
«Гея — настоящий искатель линз», — сказала Кристин Дюкурант из Лаборатории астрофизики Бордо, Франция, и член коллаборации Гайя. «Благодаря Гайе мы обнаружили, что некоторые объекты, которые мы видим, — это не просто звезды, хотя они и похожи на них. На самом деле это очень далекие квазары с линзами – чрезвычайно яркие, энергичные ядра галактик, питаемые черными дырами. Сейчас мы представляем 381 надежного кандидата на роль линзированных квазаров, включая 50, которые мы считаем весьма вероятными: золотая жила для космологов и самый большой набор кандидатов, когда-либо выпущенных одновременно».
Гайя также обнаружила пять квазаров с четырьмя линзами. Они чрезвычайно редки и играют важную роль в понимании гало темной материи, областей темной материи, не связанных с расширением Вселенной.
Линзированные квазары трудно увидеть. Их изображения могут слипаться и становиться нечеткими. Их сложно искать, но не Гею.
«Самое замечательное в Gaia то, что она смотрит повсюду, поэтому мы можем находить линзы, не зная, где искать», — сказал Лоран Галлуччио из Университета Лазурного берега, Франция, и член сотрудничества Gaia. «Благодаря этому выпуску данных Gaia станет первой миссией, которая осуществила обзор всего неба гравитационными линзами с высоким разрешением».
Самое элегантное в космических обсерваториях, таких как Гайя, заключается в том, что их результаты подпитывают усилия других телескопов и обсерваторий. Точно так же, как телескоп «Хаббл» проложил путь для JWST, «Гея» помогает проложить путь для другой миссии ЕКА — «Евклид». Евклид был запущен в июле 2023 года с миссией по космологическому исследованию. Его задача — создать 3D-карту Вселенной на основе миллиардов галактик. Это похоже на Гайю, но она отображает галактики, а не звезды. Линзированные квазары Гайи могут помочь наблюдениям Евклида.
В нескольких новых исследовательских работах представлены новые результаты Гайи, и они сосредоточены на таких вещах, как астероиды и переменные звезды.
DR3 Гайи по состоянию на июнь 2022 года содержал 150 000 астероидов. Новый специализированный выпуск предоставляет больше информации об этих астероидах, наблюдая за ними в течение более длительного периода времени. Эти расширенные наблюдения позволили получить более подробные орбиты астероидов, которые в 20 раз точнее.
Более точное понимание орбит астероидов важно по разным причинам. Во-первых, мы не хотим, чтобы кто-то нас поразил, а пресечение зависит от точных орбитальных данных. Но астероиды также являются интересными объектами научных исследований, которые могут многое рассказать нам о том, как формировалась Солнечная система. Улучшение орбит может привести к увеличению количества миссий к астероидам для их изучения и даже отбора проб. Астрономы могут только рассчитывать потенциальные положения многих астероидов, а новые данные Гайи повышают точность за счет уменьшения количества потенциальных положений.
Последняя тема целевого выпуска Gaia — переменные звезды. Их яркость колеблется двояко. Либо это происходит из-за чего-то внешнего, например, облака пыли, проходящего перед звездой, либо из-за чего-то внутреннего, например, из-за раздутия или сжатия звезды. Два типа переменных называются внешними и внутренними переменными. Переменные звезды важны для астрофизики, поскольку они могут дать нам информацию о звездных свойствах, таких как масса, радиус, светимость, температура, внутренняя и внешняя структура, состав и эволюция. У нас нет другого способа получить часть этой информации, кроме как путем изучения переменных звезд.
В своем новом специализированном выпуске данных Gaia предоставила данные о 10 000 переменных звездах. Переменные звезды также являются ключевыми инструментами в определении космических расстояний, поэтому получение более точных данных о таком огромном количестве переменных звезд в конечном итоге поможет лучшему пониманию космической лестницы.
«Миссия дает поистине уникальное представление о Вселенной и объектах внутри нее».
Тимо Прусти, научный сотрудник проекта «Гайя».
«Этот выпуск данных еще раз демонстрирует широкую и фундаментальную ценность Gaia – даже по темам, для решения которых он изначально не был предназначен», – сказал Тимо Прусти, научный сотрудник проекта Gaia в ЕКА.
В глубине души Гея — исследователь звезд, и она в этом преуспевает. Но этот целенаправленный выпуск данных показывает, что он способен внести еще больший вклад. «Хотя ее основной задачей является исследование звезд, Гайя исследует все: от скалистых тел Солнечной системы до многочисленных изображений квазаров, лежащих на расстоянии миллиардов световых лет, далеко за краями Млечного Пути», — сказал Прусти. «Миссия дает поистине уникальное представление о Вселенной и объектах внутри нее, и мы действительно максимально используем ее широкую перспективу всего неба на небе вокруг нас».
Гайя может затеряться в потоке заголовков новостей с таких телескопов, как «Джеймс Уэбб» и «Хаббл», и даже с таких загадочных объектов, как нейтринные обсерватории. Но он продолжает двигаться вперед и вместо того, чтобы генерировать заголовки, генерирует фундаментальные знания, которые используются во всех видах исследований. Становится все реже можно встретить опубликованные исследования в области астрономии и астрофизики, которые не опираются, даже в некоторой степени, на фундаментальные данные Гайи.
Приятно видеть, что Гайя становится звездой шоу, даже если это ненадолго.
