Сегодня был опубликован первый каталог из более чем миллиарда звезд со спутника ESA Gaia - крупнейшего на сегодняшний день обзора небесных объектов.
На пути к составлению самой подробной трехмерной карты нашей галактики Млечный Путь из когда-либо созданных, Gaia определила точное положение на небе и яркость 1142 миллионов звезд.
Являясь дегустатором более богатого каталога, который появится в ближайшем будущем, сегодняшний выпуск также включает расстояния и движения по небу для более чем двух миллионов звезд.
"Gaia находится в авангарде астрометрии, создавая карты неба с точностью, недостижимой ранее", - говорит Альваро Хименес, директор по науке ЕКА.
"Сегодняшний выпуск дает нам первое представление об экстраординарных данных, которые ждут нас и которые произведут революцию в нашем понимании того, как звезды распределяются и перемещаются по нашей Галактике."
Запущенная 1000 дней назад, Gaia начала свою научную работу в июле 2014 года. Этот первый выпуск основан на данных, собранных в течение первых 14 месяцев сканирования неба до сентября 2015 года.
«Прекрасная карта, которую мы публикуем сегодня, показывает плотность звезд, измеренную Gaia по всему небу, и подтверждает, что она собрала превосходные данные в течение первого года своей работы», - говорит Тимо Прусти, научный сотрудник проекта Gaia в ЕКА..
Полосы и другие артефакты на изображении отражают то, как Gaia сканирует небо, и будут постепенно исчезать по мере того, как в течение пятилетней миссии будет выполняться больше сканирований.
Спутник работает хорошо, и мы продемонстрировали, что можно проводить анализ миллиарда звезд. Хотя текущие данные являются предварительными, мы хотели сделать их доступными для использования астрономическим сообществом как можно скорее», - добавляет доктор Прусти.
Преобразование необработанной информации в полезные и надежные звездные положения с невозможным ранее уровнем точности является чрезвычайно сложной процедурой, доверенной общеевропейскому сотрудничеству около 450 ученых и инженеров-программистов: Gaia Data Processing and Analysis Консорциум или DPAC.
В дополнение к обработке полного каталога миллиардов звезд, ученые подробно изучили примерно два миллиона общих звезд между первым годом Gaia и более ранними каталогами Hipparcos и Tycho-2, которые были получены в результате миссии ЕКА Hipparcos. который нанес на карту небо более двух десятилетий назад.
Объединяя данные Gaia с информацией из этих менее точных каталогов, можно было начать распутывать эффекты «параллакса» и «собственного движения» уже только с первого года наблюдений. Параллакс - это небольшое движение видимого положения звезды, вызванное годовым оборотом Земли вокруг Солнца и зависящее от расстояния звезды от нас, в то время как собственное движение связано с физическим перемещением звезд по Галактике.
Таким образом, ученые смогли оценить расстояния и движения для двух миллионов звезд, разбросанных по небу, с помощью объединенного астрометрического решения Tycho-Gaia, или TGAS.
Этот новый каталог в два раза точнее и содержит почти в 20 раз больше звезд, чем предыдущий окончательный справочник по астрометрии, Каталог Hipparcos.
В рамках своей работы по валидации каталога ученые DPAC провели исследование рассеянных звездных скоплений - групп относительно молодых звезд, которые родились вместе, - что ясно демонстрирует улучшения, обеспечиваемые новыми данными.
«С помощью Hipparcos мы смогли проанализировать трехмерную структуру и динамику звезд только в Гиадах, ближайшем рассеянном скоплении к Солнцу, и измерить расстояния примерно до 80 скоплений на расстоянии до 1600 световых лет от нас», - говорит Антонелла Валленари из Национального института астрофизики (INAF) и Астрономической обсерватории Падуи, Италия.
Но с первыми данными Gaia теперь можно измерить расстояния и движения звезд примерно в 400 скоплениях на расстоянии до 4800 световых лет от нас.
Для ближайших 14 рассеянных скоплений новые данные показывают, что многие звезды находятся на удивление далеко от центра родительского скопления, вероятно, сбегая, чтобы заселить другие регионы Галактики."
Многие другие звездные скопления будут обнаружены и проанализированы еще более подробно благодаря экстраординарным данным, которые Gaia продолжает собирать и которые будут опубликованы в ближайшие годы.
Новая звездная перепись также содержит 3194 переменных звезды, звезды, которые ритмично увеличиваются и уменьшаются в размерах, что приводит к периодическим изменениям яркости.
Многие из наблюдаемых Гайей переменных находятся в Большом Магеллановом Облаке, одном из наших галактических соседей, регионе, который неоднократно сканировался в течение первого месяца наблюдений, что позволяет точно измерить их изменяющуюся яркость.
Подробности об изменениях яркости этих звезд, 386 из которых являются новыми открытиями, опубликованы в сегодняшнем выпуске вместе с первым исследованием для проверки потенциала данных.
«Переменные звезды, такие как цефеиды и RR Лиры, являются ценными индикаторами космических расстояний», - объясняет Гизелла Клементини из INAF и Астрономической обсерватории Болоньи, Италия.
"В то время как параллакс используется для непосредственного измерения расстояний до больших выборок звезд в Млечном Пути, переменные звезды обеспечивают косвенный, но важный шаг на нашей "космической лестнице расстояний", позволяя нам распространить ее на далекие галактики."
Это возможно, потому что некоторые виды переменных звезд являются особенными. Например, в случае со звездами-цефеидами чем ярче они сами по себе, тем медленнее меняются их блески. То же верно и для RR Lyraes при наблюдении в инфракрасном свете. Картину переменности легко измерить, и ее можно комбинировать с видимой яркостью звезды, чтобы сделать вывод о ее истинной яркости.
Здесь в дело вступает Gaia: в будущем ученые смогут определять очень точные расстояния до большой выборки переменных звезд с помощью измерений параллаксов Gaia. С их помощью они будут калибровать и улучшать соотношение между периодом и яркостью этих звезд и применять его для измерения расстояний за пределами нашей Галактики. Перспективным выглядит предварительное использование данных ТГАС.
"Это только начало: мы измерили расстояние до Большого Магелланова Облака, чтобы проверить качество данных, и получили предварительное представление о существенных улучшениях, которые Gaia вскоре внесет в наше понимание космических расстояний. ", - добавляет доктор Клементини.
Знание положения и движения звезд на небе с поразительной точностью является фундаментальной частью изучения свойств и прошлой истории Млечного Пути и измерения расстояний до звезд и галактик, но также имеет множество приложений ближе домой - например, в Солнечную систему.
В июле Плутон прошел перед далекой, слабой звездой, что дало редкую возможность изучить атмосферу карликовой планеты, поскольку звезда постепенно исчезала, а затем снова появлялась за Плутоном.
Это звездное затмение было видно только из узкой полосы, протянувшейся через всю Европу, подобно полной траектории, которую прокладывает солнечное затмение на поверхности нашей планеты. Точное знание положения звезды имело решающее значение для наведения телескопов на Землю, поэтому исключительная ранняя публикация положения этой звезды с помощью Gaia, которая была в 10 раз более точной, чем ранее, сыграла важную роль в успешном наблюдении за этим редким явлением.
Предварительные результаты намекают на паузу в загадочном росте давления разреженной атмосферы Плутона, что было зарегистрировано с 1988 года, несмотря на то, что карликовая планета удаляется от Солнца, что предполагает падение давления из-за охлаждения атмосферы.
"Эти три примера демонстрируют, как настоящие и будущие данные Гайи произведут революцию во всех областях астрономии, позволив нам исследовать наше место во Вселенной, от нашего локального соседства, Солнечной системы, до галактических и даже более крупных космологических масштабов. ", - объясняет доктор Браун.
Этот первый выпуск данных показывает, что миссия находится на пути к достижению своей конечной цели: составлению карт положения, расстояний и движений одного миллиарда звезд - около 1% звездного содержимого Млечного Пути - в трех измерениях до беспрецедентного точность.
«Дорога к сегодняшнему дню не была без препятствий: Gaia столкнулась с рядом технических проблем, и потребовались обширные совместные усилия, чтобы научиться с ними справляться», - говорит Фред Янсен, руководитель миссии Gaia в ЕКА.
"Но теперь, спустя 1000 дней после запуска и благодаря огромной работе всех участников, мы рады представить этот первый набор данных и с нетерпением ждем следующего выпуска, который раскроет потенциал Gaia для исследования нашей Галактики как мы никогда не видели его раньше."
Дополнительная информация: