Картограф Млечного Пути Gaia Европейского космического агентства завершил этап сканирования неба. За последнее десятилетие он провел более трех триллионов наблюдений около двух миллиардов звезд и других объектов, чтобы изменить представление о нашей родной галактике и космических окрестностях.
Топливный бак Gaia, запущенной 19 декабря 2013 года, уже близок к опустошению — в день она потребляет около десятка граммов холодного газа, чтобы поддерживать вращение с высокой точностью. Но это еще далеко не конец миссии. На ближайшие недели запланированы технологические испытания, прежде чем Gaia будет переведена на «пенсионную» орбиту, а два масштабных выпуска данных запланированы на 2026 год и конец этого десятилетия соответственно.
«Сегодня мы отмечаем окончание научных наблюдений и празднуем эту невероятную миссию, которая превзошла все наши ожидания и проработала почти вдвое дольше первоначально предусмотренного срока», — говорит директор ESA по науке Кэрол Манделл.
«Сокровищница данных, собранных Gaia, позволила нам получить уникальные сведения о происхождении и эволюции нашей галактики Млечный Путь, а также изменила астрофизику и науку о Солнечной системе таким образом, что нам еще предстоит в полной мере это оценить. Gaia опирается на уникальное европейское мастерство в астрометрии и оставит долговременное наследие для будущих поколений».
Gaia создает лучшую карту Млечного Пути
Gaia составляла карту положения, расстояния, движения, изменения яркости, состава и множества других характеристик звезд, наблюдая за ними с помощью трех своих инструментов много раз за время миссии.
Это позволило Gaia достичь своей главной цели — создать самую большую и точную карту Млечного Пути, показывающую нашу родную галактику так, как не удавалось ни одной другой миссии. Таким образом, теперь у нас есть наилучшая реконструкция того, как наша галактика могла бы выглядеть для внешнего наблюдателя. В новом изображении Млечного Пути учтены данные Gaia, полученные из множества работ за последнее десятилетие.
«Он содержит значительные изменения по сравнению с предыдущими моделями, потому что Gaia изменила наше представление о Млечном Пути. Были пересмотрены даже основные идеи, такие как вращение центрального стержня нашей галактики, искривление диска, детальная структура спиральных рукавов и межзвездная пыль вблизи Солнца», — говорит Стефан Пейн-Варденаар, научный визуализатор из Haus der Astronomie, Германия, и Управления астрономии для образования МАС.
«Тем не менее, отдаленные части Млечного Пути остаются обоснованными предположениями, основанными на неполных данных. С дальнейшими публикациями данных Gaia наше представление о Млечном Пути станет еще более точным».
Машина десятилетия для открытий
Повторные измерения расстояний, движений и характеристик звезд с помощью Gaia — это ключ к «галактической археологии» нашего Млечного Пути, позволяющий обнаружить недостающие звенья в сложной истории нашей галактики и узнать больше о нашем происхождении. Обнаружив «призраки» других галактик и многочисленные потоки древних звезд, слившихся с Млечным Путем на заре его истории, и найдя доказательства продолжающегося сегодня столкновения с карликовой галактикой Стрельца, Gaia переписывает историю Млечного Пути и делает прогнозы относительно его будущего.
В процессе сканирования звезд в нашей собственной галактике «Гайя» обнаружила и другие объекты, от астероидов на заднем дворе Солнечной системы до галактик и квазаров — ярких и активных центров галактик, питаемых сверхмассивными черными дырами, — за пределами Млечного Пути.
Например, Gaia с высокой точностью определила орбиты более 150 000 астероидов и провела настолько качественные измерения, что обнаружила возможные луны вокруг сотен из них. Она также создала крупнейшую трехмерную карту около 1,3 миллионов квазаров.
Gaia также обнаружила новый вид черных дыр, в том числе черную дыру с массой, почти в 33 раза превышающей массу Солнца, которая скрывается в созвездии Орла, менее чем в 2000 световых лет от Земли — впервые черная дыра звездного происхождения такого размера была замечена в пределах Млечного Пути.
«Впечатляет, что эти открытия основаны только на данных, полученных за первые несколько лет работы Gaia, и многие из них были сделаны только за последний год. Gaia стала машиной открытий десятилетия, и эта тенденция сохранится», — говорит Энтони Браун, председатель Консорциума по обработке и анализу данных Gaia (DPAC), работающий в Лейденском университете в Нидерландах.
Внимание! Впереди еще больше революционных научных разработок
Научные и инженерные команды Gaia уже вовсю работают над подготовкой к выпуску данных Gaia Data Release 4 (DR4), который ожидается в 2026 году. Объем и качество данных улучшаются с каждым выпуском, и Gaia DR4 с ожидаемыми 500 ТБ данных не станет исключением. Кроме того, он будет охватывать первые 5,5 лет миссии, что соответствует первоначально запланированной продолжительности миссии.
«Это релиз Gaia, которого так ждало сообщество, и очень интересно, что он охватывает только половину собранных данных», — говорит Антонелла Валленари, заместитель председателя DPAC, работающая в Национальном астрофизическом институте (INAF), Астрономической обсерватории Падуи, Италия. «Несмотря на то, что миссия прекратила сбор данных, еще много лет мы будем работать в обычном режиме, готовя эти невероятные наборы данных к использованию».
Gaia Data Release 4 расширит каталог бинарных звезд, самый большой на сегодняшний день. Gaia обладает уникальной способностью определять мельчайшие движения пар небесных объектов, вращающихся вблизи друг друга, и уже обнаружила ранее скрытые компаньоны вокруг ярких звезд.
Кстати, последнее целенаправленное наблюдение Gaia было проведено 10 января за бинарной парой 61 Cygni. Эта легендарная звезда привлекла внимание астрономов XIX века, благодаря чему были получены первые измерения собственного движения и параллакса — методы, используемые Gaia для наблюдения около двух миллиардов звезд.
Число открытий экзопланет, сделанных Gaia, также возрастет с появлением новых наборов данных, поскольку благодаря более длительному периоду наблюдений стало гораздо проще обнаружить «колеблющиеся» звезды, которые мягко подтягиваются к орбитам планет.
«В ближайшие месяцы мы продолжим передавать все до последней капли данных с Gaia, и в то же время команды по обработке данных активизируют подготовку к пятому и последнему крупному выпуску данных в конце этого десятилетия, который будет охватывать все 10,5 лет наблюдений», — говорит Росио Герра, руководитель группы научных операций Gaia в Европейском центре космической астрономии ESA (ESAC) под Мадридом (Испания).
«Это завершит невероятно слаженную работу сотен экспертов из центра научных операций здесь, в ESAC, группы по управлению полетом Gaia из Европейского центра космических операций ESA в Германии и огромного консорциума специалистов по обработке данных, которые вместе обеспечивали бесперебойную работу этой прекрасной миссии в течение столь долгого времени».
План выхода Gaia на пенсию
Сейчас завершаются научные наблюдения, но начинается короткий период тестирования технологий. Эти тесты могут способствовать дальнейшему улучшению калибровки Gaia, узнать больше о поведении некоторых технологий после десяти лет работы в космосе и даже помочь в проектировании будущих космических миссий.
После нескольких недель испытаний Gaia покинет свою текущую орбиту вокруг точки Лагранжа 2, расположенной в 1,5 млн км от Земли в направлении от Солнца, и будет переведена на свою окончательную гелиоцентрическую орбиту вдали от сферы влияния Земли. Космический аппарат будет переведен в пассивное состояние 27 марта 2025 года, чтобы избежать какого-либо вреда или помех для других космических аппаратов.
Во время технологических испытаний ориентация Гайи будет изменена, то есть она временно станет ярче на несколько величин, что значительно облегчит наблюдения в небольшие телескопы (невооруженным глазом она не будет видна).
«На прощание Gaia преподнесет нам последний подарок, сияя среди звезд перед своей заслуженной отставкой», — заключает Уве Ламмерс, руководитель миссии Gaia. «Это момент, чтобы отпраздновать эту преобразующую миссию и поблагодарить все команды за более чем десятилетнюю напряженную работу по управлению Gaia, планированию ее наблюдений и обеспечению бесперебойного возвращения ценных данных на Землю».
