Sonda Gaia rozpoczyna obserwacje poprzeczki Drogi Mlecznej

Drugi katalog danych satelity Gaia w 2018 roku, był przełomowy dla wielu dziedzin astronomii. Zawierający bezprecedensowe dane katalog zawiera informacje na temat jasności, pozycji, odległości i ruchu wzdłuż nieboskłonu dla ponad miliarda gwiazd w naszej galaktyce, a także informacje o innych ciałach niebieskich.

Choć brzmi to bardzo imponująco, to jest to dopiero początek badań, w których stosuje się te dane. O ile drugi opublikowany katalog opiera się na pierwszych 22 miesiącach obserwacji z teleskopu Gaia, to należy pamiętać, że misja ta skanuje niebo od pięciu lat i ma przed sobą jeszcze wiele lat pracy. Nowe publikacje danych obserwacyjnych zaplanowane na najbliższe lata będą stale udoskonalać pomiary, a także dostarczać dodatkowych informacji, pozwalających na prześledzenie dziejów naszej galaktyki i zagłębienie się w szczegóły jej historii.

W międzyczasie zespół astronomów połączył najnowsze dane z Gai z obserwacjami w podczerwieni i obserwacjami optycznymi prowadzonymi z Ziemi i kosmosu, otrzymując zapowiedź tego, co ukaże się w kolejnym katalogu danych z tej misji ESA.

„Przyjrzeliśmy się w szczególności dwóm parametrom pomiarów zawartych w danych z misji Gaia: temperaturze powierzchni gwiazd oraz „wygaszaniu”, które jest w zasadzie miarą tego, ile pyłu znajduje się między nami a gwiazdami, przesłaniając ich światło i czyniącego je bardziej czerwonymi”, mówi Friedrich Anders z Uniwersytetu w Barcelonie, główny autor nowej publikacji naukowej.

„Oba parametry są ze sobą powiązane, ale możemy je oszacować niezależnie, dzięki dodatkowym informacjom prowadząc obserwacje przez pył w podczerwieni”.

Zespół połączył drugi katalog danych satelity Gaia z szeregiem obserwacji w podczerwieni przy użyciu kodu o nazwie StarHorse, opracowanego przez Annę Queiroz, współautorkę publikacji oraz i jej zespół. Kod porównuje obserwacje z modelami gwiezdnymi w celu określenia temperatury ich powierzchni, stopnia wygaszania oraz lepszego oszacowania odległości.

W rezultacie astronomowie znacznie lepiej określili odległość około 150 milionów gwiazd - w niektórych przypadkach poprawa dokładności pomiaru wynosi nawet 20% lub więcej. Umożliwiło im to prześledzenie rozmieszczenia gwiazd w Drodze Mlecznej na znacznie większe odległości, niż jest to możliwe w przypadku oryginalnych danych z misji Gaia.

„Drugi zestaw danych z misji Gaia pozwolił na zbadanie promienia około 6500 lat świetlnych wokół Słońca, ale dzięki naszemu katalogowi możemy rozszerzyć tę „sferę Gai" trzy- lub czterokrotnie, docierając do centrum Drogi Mlecznej”, wyjaśnia współautorka publikacji Cristina Chiappini z Instytutu Astrofizyki im. Leibniza w Poczdamie w Niemczech, gdzie projekt był koordynowany.

W centrum naszej galaktyki, dane wyraźnie ujawniają dużą, wydłużoną strukturę gwiazd rozmieszczonych w trzech wymiarach: tzw. poprzeczkę galaktyczną.

„Wiemy, że Droga Mleczna ma poprzeczkę, podobnie jak i inne galaktyki spiralne z poprzeczką, ale jak dotąd mieliśmy na jej istnienie tylko pośrednie wskazania z ruchów gwiazd i gazu, lub z podliczania gwiazd obserwowanych w podczerwieni. Jest to pierwszy raz, kiedy widzimy poprzeczkę galaktyczną, i to w trzech wymiarach, opartą na geometrycznych pomiarach odległości gwiazd”, mówi Friedrich Anders.

„Ostatecznie interesuje nas galaktyczna archeologia: chcemy odtworzyć, w jaki sposób powstała i rozwinęła się Droga Mleczna, i żeby to zrobić, musimy zrozumieć historię każdego z jej elementów”, dodaje Cristina Chiappini.

„Wciąż nie jest jasne, w jaki sposób uformowała się poprzeczka, będąca dużą ilością gwiazd i gazu obracających się wokół centrum galaktyki - ale wraz z misją Gaią i innymi nadchodzącymi obserwacjami w kolejnych latach, z pewnością jesteśmy na dobrej drodze, aby to ustalić.”

Zespół oczekuje na kolejną publikację danych z Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment (APOGEE-2), jak również innych planowanych projektów astronomicznych , takich jak 4-metrowy Multi-Object Survey Telescope (4MOST) w ramach European Southern Observatory w Chile, czy badań WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) prowadzonych przez William Herschel Telescope (WHT) w La Palma na Wyspach Kanaryjskich.

Trzeci katalog misji Gaja zapowiedziany na 2021 r., będzie obejmować lepiej wyznaczone odległości dla znacznie większej liczby gwiazd, i pozwoli na lepsze zrozumienie złożonego obszaru w centrum Drogi Mlecznej.

„Dzięki temu badaniu, możemy się cieszyć coraz lepszą wiedzą na temat Drogi Mlecznej, której wyniki zostaną opublikowane w trzecim katalogu danych misji Gaia”, wyjaśnia współautor publikacji Anthony Brown z Uniwersytetu w Lejdzie, oraz przewodniczący Konsorcjum Przetwarzania Danych i Analiz Misji Gaia.

„Już dziś ukazują się nam cechy Drogi Mlecznej, których nie mogliśmy zaobserwować inaczej: to jest moc tej misji, wzmacnianej przez uzupełniające obserwacje”, podsumowuje Timo Prusti, naukowiec projektu Gaia w ESA.

Notatki dla redaktorów:

Artykuł “Photo-astrometric distances, extinctions, and astrophysical parameters for Gaia DR2 stars brighter than G=18” autorstwa F. Anders i innych został opublikowany w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”.

Badanie łączy w sobie wyniki połączenia drugiego katalogu misji Gaia z obserwacjami Pan-STARRS1 przeprowadzonym przy użyciu pierwszego teleskopu Pan-STARRS na Hawajach ; badaniem Two Micron All Sky Survey (2MASS) przeprowadzonym przy użyciu teleskopów w USA i Chile; oraz badaniom AllWISE przeprowadzonego przez należący do NASA teleskop Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE).

Obliczenia przeprowadzono w ośrodku klastrowym Instytutu Astrofizyki imienia Leibniza w Poczdamie. Nowy katalog jest dostępny pod adresem: https://data.aip.de/projects/starhorse2019.html