Gaia — мисия на ЕКА за 3D карта и каталог на Млечния път

Gaia е космическа обсерватория. Тя е изстреляна от Европейската космическа агенция (ЕКА) на 19 декември 2013 г. Мисията има за цел да състави 3D космически каталог на около един милиард астрономически обекта.

Тя ще изследва около 1% от населението на Млечния път. Тя е наследник на мисията Hipparcos и е част от дългосрочната научна програма на ЕКА "Хоризонт 2000 плюс". Gaia ще наблюдава всяка от целевите си звезди около 70 пъти за период от пет години.

Gaia ще създаде изключително точна триизмерна карта на звездите в галактиката Млечен път и ще картографира техните движения. Тези данни са продукт на произхода и последващата еволюция на Млечния път. Спектроскопските измервания ще открият физическите свойства на всяка наблюдавана звезда, тяхната светимост, температура, гравитация и елементен състав. Разстоянията до около 20 милиона звезди ще бъдат измерени чрез годишен паралакс.

Мащабното преброяване на звездите ще осигури основните данни за наблюдение. С тези данни астрономите се надяват да решат редица важни проблеми, като например произхода, структурата и еволюционната история на нашата галактика. Едновременно ще бъдат измерени голям брой квазари, галактики, извънслънчеви планети и тела от Слънчевата система.

Gaia беше изстреляна с ракета "Союз" от космическия център в Гвиана (GSC) във Френска Гвиана. Тя се намира в орбита на Лизиаджо около точката на Лагранж L2 Слънце-Земя. Към април 2018 г. тя е измерила приблизително един милиард звезди и други обекти.

Основни елементи на апаратурата

• Два телескопа и общ фокус — Gaia разполага с две оптични системи, чиято светлина се насочва към един общ фокус. Това позволява постоянно сравняване на позиции от различни направления на небето.
• Голям фокусен екран с CCD матрици — на борда има голям масив от CCD детектори (приблизително 106 CCD), което прави фокусната равнина една от най-големите, използвани в космически апарати.
• Фотометърите BP и RP — син (Blue Photometer) и червен (Red Photometer) спектрални канали за нискоразрешителна спектроскопия и фотометрични измервания.
• Радиационен спектрометър (RVS) — измерва радиалните скорости на по-ярки звезди, което в комбинация с позиционните данни дава трикомпонентна скоростна информация.
• Базов ъгъл и мониторинг — многостабилна конструкция и специални сензори (Basic Angle Monitor) следят и коригират фините промени в ъгъла между двете зрителни линии.

Точност и обработка на данните

Целта на мисията е постигане на изключително висока прецизност в позициите, паралаксите и собствените движения на звездите. За най-ярките звезди точността може да достигне до няколко десетки микроъглови секунди (µas), а за по-слабите обекти прецизността намалява до порядъци от милиъглови секунди (mas). Повторяемите наблюдения (около 70 измервания за целевите звезди в базовия 5-годишен план) и продължителното събиране на данни при удължена мисия значително повишават крайната точност.

Обработката на суровите наблюдения е сложен процес, който включва калибрация на детекторите, корекции за инструментални и систематични ефекти, пресмятане на орбиталната и геометрична динамика и решение на глобален астрометричен модел. Резултатите се публикуват в последователни издания на данни (Data Releases), които постепенно разширяват бройката и качеството на предоставяните параметри.

Публични издания и научни резултати

• Първите издания (DR1, DR2, EDR3, DR3) вече предоставиха позиции, паралакси, собствените движения и фотометрия за стотици милиони до над милиард звезди и други източници, както и каталози за променливи звезди, двоични системи, квазари и слънчеви системни обекти.
• Gaia допринесе за създаването и усъвършенстването на небесната референтна рамка (Gaia-CRF), базирана на наблюдаваните квазари и далечни extragalactic обекти.
• Резултатите помогнаха за откриване и характеризиране на нови членове на клъстери, реструктуриране на оценките за разстояния до важни астрономически обекти, картографиране на движението на групи звезди и реконструкция на историята на стъпките в сливането и растежа на Млечния път.

Научни приложения

Данните от Gaia имат широка употреба:

• изследване на структурата и динамиката на Млечния път и разпределението на тъмната материя;
• изясняване на звездната еволюция чрез прецизни диаграми на цвет-яркост и физични параметри;
• откриване и масово изследване на променливи звезди, дълго- и къснопериодни явления;
• астрометрично откриване и уточняване на орбити на извънслънчеви планети и двоични системи;
• подобряване на орбитите на малки тела в Слънчевата система и намиране на нови астероиди и комети;
• установяване на по-точни разстояния до важни стандартни обекти, което влияе на калибрацията на космологични и астрономически разстояния.

Операции и продължителност

Мисията имаше номинален временен план от пет години, но беше продължена, като това позволява да се натрупат повече наблюдения и да се подобри точността и покритието на каталозите. Gaia работи в стабилна орбита около L2, където температурните и гравитационните условия са благоприятни за високопрецизионни астрометрични наблюдения.

Към момента на публикуване на различните издания на данни, резултатите продължават да трансформират съвременната астрономия, като предоставят фундаментална суровина за изследвания в широк спектър от теми — от звездна физика до динамика на галактики и космология.

Въпроси и отговори

В: Какво е Гая?

В: Каква е мисията на Gaia?

В: Колко време ще отнеме на Gaia да наблюдава всяка целева звезда?

В: Какви данни предоставя Gaia?

В: Какво се надяват да постигнат астрономите с тези данни?

Търсене по буква