Картограф Чумацького Шляху Gaia Європейського космічного агентства завершив етап сканування неба. За останнє десятиліття він провів понад три трильйони спостережень близько двох мільярдів зірок та інших об'єктів, щоб змінити уявлення про нашу рідну галактику і космічні околиці.
Паливний бак телескопу Gaia, запущеного 19 грудня 2013 року, вже близький до спустошення — на день космічний апарат споживає близько десятка грамів холодного газу, щоб підтримувати обертання з високою точністю. Але це ще далеко не кінець місії. На найближчі тижні заплановані технологічні випробування, перш ніж Gaia буде переведена на «пенсійну» орбіту, а два масштабні випуски даних заплановані на 2026 рік і кінець цього десятиліття відповідно.
«Сьогодні ми відзначаємо закінчення наукових спостережень і святкуємо цю неймовірну місію, яка перевершила всі наші очікування і пропрацювала майже вдвічі довше від спочатку передбаченого терміну», — каже директор ESA з науки Керол Манделл.
«Скарбниця даних, зібраних Gaia, дала нам змогу отримати унікальні відомості про походження та еволюцію нашої галактики Чумацький Шлях, а також змінила астрофізику і науку про Сонячну систему в такий спосіб, що нам ще належить повною мірою це оцінити. Gaia спирається на унікальну європейську майстерність в астрометрії та залишить довготривалу спадщину для майбутніх поколінь».
Gaia створює найкращу карту Чумацького Шляху
Gaia складала карту положення, відстані, руху, зміни яскравості, складу і безлічі інших характеристик зірок, спостерігаючи за ними за допомогою трьох своїх інструментів багато разів за час місії.
Це дало змогу Gaia досягти своєї головної мети — створити найбільшу і найточнішу карту Чумацького Шляху, що показує нашу рідну галактику так, як не вдавалося жодній іншій місії. Таким чином, тепер у нас є найкраща реконструкція того, як наша галактика могла б виглядати для зовнішнього спостерігача. У новому зображенні Чумацького Шляху враховано дані Gaia, отримані з безлічі робіт за останнє десятиліття.
«Він містить значні зміни порівняно з попередніми моделями, тому що Gaia змінила наше уявлення про Чумацький Шлях. Були переглянуті навіть основні ідеї, як-от обертання центрального стрижня нашої галактики, викривлення диска, детальна структура спіральних рукавів і міжзоряний пил поблизу Сонця», — каже Стефан Пейн-Варденаар, науковий візуалізатор із Haus der Astronomie, Німеччина, та Управління астрономії для освіти МАС.
«Тим не менш, віддалені частини Чумацького Шляху залишаються обґрунтованими припущеннями, заснованими на неповних даних. З подальшими публікаціями даних Gaia наше уявлення про Чумацький Шлях стане ще точнішим».
Машина десятиліття для відкриттів
Повторні вимірювання відстаней, рухів і характеристик зірок за допомогою Gaia — це ключ до «галактичної археології» нашого Чумацького Шляху, що дає змогу виявити відсутні ланки в складній історії нашої галактики і дізнатися більше про наше походження. Виявивши «примари» інших галактик і численні потоки стародавніх зірок, що злилися з Чумацьким Шляхом на зорі його історії, і знайшовши докази зіткнення з карликовою галактикою Стрільця, що триває сьогодні, Gaia переписує історію Чумацького Шляху і робить прогнози щодо його майбутнього.
У процесі сканування зірок у нашій власній галактиці «Гая» виявила й інші об'єкти, від астероїдів на задньому дворі Сонячної системи до галактик і квазарів — яскравих і активних центрів галактик, які живляться надмасивними чорними дірами, — за межами Чумацького Шляху.
Наприклад, Gaia з високою точністю визначила орбіти понад 150 000 астероїдів і провела настільки якісні виміри, що виявила можливі місяці навколо сотень із них. Вона також створила найбільшу тривимірну карту близько 1,3 мільйонів квазарів.
Gaia також виявила новий вид чорних дір, зокрема чорну діру з масою, майже в 33 рази більшою за масу Сонця, яка ховається в сузір'ї Орла, менш ніж за 2000 світлових років від Землі — вперше чорна діра зоряного походження такого розміру була помічена в межах Чумацького Шляху.
«Вражає, що ці відкриття ґрунтуються тільки на даних, отриманих за перші кілька років роботи Gaia, і багато хто з них були зроблені тільки за останній рік. Gaia стала машиною відкриттів десятиліття, і ця тенденція збережеться», — каже Ентоні Браун, голова Консорціуму з опрацювання та аналізу даних Gaia (DPAC), що працює в Лейденському університеті в Нідерландах.
Попереду ще більше революційних наукових розробок
Наукові та інженерні команди Gaia вже щосили працюють над підготовкою до випуску даних Gaia Data Release 4 (DR4), який очікують у 2026 році. Обсяг і якість даних поліпшуються з кожним випуском, і Gaia DR4 з очікуваними 500 ТБ даних не стане винятком. Крім того, він охоплюватиме перші 5,5 років місії, що відповідає спочатку запланованій тривалості місії.
«Це реліз Gaia, на який так чекало співтовариство, і дуже цікаво, що він охоплює тільки половину зібраних даних», — каже Антонелла Валленарі, заступник голови DPAC, яка працює в Національному астрофізичному інституті (INAF), Астрономічній обсерваторії Падуї, Італія. «Не дивлячись на те, що місія припинила збір даних, ще багато років ми будемо працювати в звичайному режимі, готуючи ці неймовірні набори даних до використання».
Gaia Data Release 4 розширить каталог бінарних зірок, найбільший на сьогоднішній день. Gaia має унікальну здатність визначати найдрібніші рухи пар небесних об'єктів, що обертаються поблизу один одного, і вже виявила раніше приховані компаньйони навколо яскравих зірок.
До речі, останнє цілеспрямоване спостереження Gaia було проведено 10 січня за бінарною парою 61 Cygni. Ця легендарна зірка привернула увагу астрономів XIX століття, завдяки чому було отримано перші виміри власного руху і паралакса — методи, які Gaia використовує для спостереження близько двох мільярдів зірок.
Число відкриттів екзопланет, зроблених Gaia, також зросте з появою нових наборів даних, оскільки завдяки більш тривалому періоду спостережень стало набагато простіше виявити «хиткі» зірки, які м'яко підтягуються до орбіт планет.
«Найближчими місяцями ми продовжимо передавати все до останньої краплі даних з Gaia, і водночас команди з обробки даних активізують підготовку до п'ятого й останнього великого випуску даних наприкінці цього десятиліття, який буде охоплювати всі 10,5 років спостережень», — каже Росіо Герра, керівник групи наукових операцій Gaia в Європейському центрі космічної астрономії ESA (ESAC) під Мадридом (Іспанія).
«Це завершить неймовірно злагоджену роботу сотень експертів із центру наукових операцій тут, в ESAC, групи з управління польотом Gaia з Європейського центру космічних операцій ESA в Німеччині та величезного консорціуму фахівців з обробки даних, які разом забезпечували безперебійну роботу цієї прекрасної місії протягом такого довгого часу».
План виходу Gaia на пенсію
Зараз завершуються наукові спостереження, але починається короткий період тестування технологій. Ці тести можуть сприяти подальшому поліпшенню калібрування Gaia, дізнатися більше про поведінку деяких технологій після десяти років роботи в космосі і навіть допомогти в проєктуванні майбутніх космічних місій.
Після кількох тижнів випробувань Gaia покине свою поточну орбіту навколо точки Лагранжа 2, розташованої за 1,5 млн км від Землі в напрямку від Сонця, і буде переведена на свою остаточну геліоцентричну орбіту далеко від сфери впливу Землі. Космічний апарат буде переведено в пасивний стан 27 березня 2025 року, щоб уникнути будь-якої шкоди або перешкод для інших космічних апаратів.
Під час технологічних випробувань орієнтацію Гайї буде змінено, тобто вона тимчасово стане яскравішою на кілька величин, що значно полегшить спостереження в невеликі телескопи (неозброєним оком її не буде видно).
«На прощання Gaia піднесе нам останній подарунок, сяючи серед зірок перед своєю заслуженою відставкою», — підсумовує Уве Ламмерс, керівник місії Gaia. «Це момент, щоб відсвяткувати цю місію, що перетворює, і подякувати всім командам за більш ніж десятирічну напружену роботу з управління Gaia, планування її спостережень і забезпечення безперебійного повернення цінних даних на Землю».
