Pierwsze obserwacje sondy kosmicznej Gaia

Obserwatorium  Gaia (Europejskiej Agencji Kosmicznej) po raz pierwszy wykonało zdjęcie gwiazd. Pierwszy, testowy obraz nieba przedstawia gromadę gwiazd nieba południowego o katalogowej nazwie NGC 1818, położoną w Wielkim Obłoku Magellana – galaktyce satelitarnej towarzyszącej Drodze Mlecznej.

Zdjęcie zostało wykonane podczas testowania i dostrajania instrumentów obserwatorium. Później, już w trakcie rutynowych pomiarów, ze względu na ogromne rozmiary zdjęć, na Ziemię będą przesyłane jedynie ich fragmenty wycięte wokół wykrytych gwiazd.

Obserwatorium Gaia zostało wysłane w kosmos niecałe 2 miesiące temu, 19 grudnia 2013 roku, i obecnie znajduje się około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, na wydłużonej orbicie krążąc wokół punktu L2.

Punkt Langrange (L2) dla Ziemi jest to miejsce, w który położone obiekty są niemal równomiernie przyciągane przez Ziemię i Słońce. Wybrana dla obserwatorium Gaia trajektoria wokół punktu Langrange’a pozwoli na wykonywanie obserwacji bez zakłóceń termicznych od odległej Ziemi przy jednoczesnym dostępnie do światła zbieranego przez baterie słoneczne.

Celem pięcioletniej misji naukowej jest wykonanie precyzyjnej i sięgającej aż po granice Drogi Mlecznej mapy pozycji jednego miliarda gwiazd. Ta liczba stanowi około 1% wszystkich gwiazd w naszej Galaktyce. Przeprowadzone przez obserwatorium Gaia badania  pozwolą odtworzyć historię ewolucji Drogi Mlecznej od czasów jej powstania. Typowo każda z jednego miliarda gwiazd zostanie zaobserwowana 70 razy w ciągu najbliższych pięciu lat trwania misji, co pozwoli nie tylko na wyznaczenie ich pozycji, ale także ich ruchów w przestrzeni. Gaia umożliwi także wykonanie pomiaru ich najważniejszych własności fizycznych: jasności, temperatury oraz zawartości pierwiastków.

Obserwatorium nieustannie się obraca, co sprawia, że znajdujące się na jego pokładzie dwa teleskopy powoli omiatają całe niebo. Widoczny przez nie obraz ogniskowany jest na detektorze, podobnym do tych jaki znajduje się w aparatach cyfrowych, ale dokładniejszym i o wiele większym, bo składającym się z niemal miliarda pikseli. Jak do tej pory jest to największy w historii taki detektor wysłany w kosmos.

Zanim jednak Gaia rozpocznie rutynowe obserwacje całego nieba, astronomowie muszą dokładnie dostroić instrumenty obserwatorium. Ich kalibracja to niezwykle żmudne zadanie, które w przypadku tej misji potrwa kilka miesięcy.

To właśnie podczas procesu kalibracji obserwatorium wykonane zostało zdjęcie młodej gromady gwiazdowej NGC 1818, położonej w Wielkim Obłoku Magellana. Obraz obejmuje obszar zaledwie 1% pełnego pola widzenia jakie może dostrzec Gaia. Zdjęcie to jest wynikiem jednego z wielu testów, jakie musi przeprowadzić zespół naukowców obsługujących obserwatorium by było ono w pełni użyteczne.

Już w ciągu pierwszy sześciu miesięcy fazy naukowej misji Gaia zaobserwuje miliard gwiazd, ale dopiero kolejne obserwacje, powtarzane w czasie pięciu lat pozwolą na uchwycenie ich niewielkich ruchów na niebie. To pozwoli na określenie odległości do nich oraz jak poruszają się w przestrzeni kosmicznej.

Po zakończeniu zaplanowanych obserwacji konieczne będą jeszcze kolejne trzy lata, by opracować i ogłosić ostateczny rezultat badań. W międzyczasie udostępniane będą wstępnie otrzymane wyniki, a dla obiektów pojawiających się nagle – takich jak np. supernowe – w ciągu zaledwie kilkunastu godzin. W tych pracach od 2008 roku bierze udział m.in. dr hab. Łukasz Wyrzykowski, astronom z Obserwatorium Astronomicznego UW. To właśnie jego zadaniem jest opracowanie systemu wykrywania i wczesnego ostrzegania o zjawiskach krótkotrwałych, nagle pojawiających się w polu widzenia teleskopów na pokładzie Gaia.

Dr hab. Łukasz Wyrzykowski jest również odpowiedzialny za organizację sieci naziemnych teleskopów, które będą dokładnie obserwować i badać zjawiska wykryte przez satelitę Gaia. Prace te prowadzone są w obrębie czteroletniego pan-europejskiego programu OPTICON, wspierającego rozwój europejskiej astronomii w ramach grantu realizowanego w 7. Programie Ramowym UE.

Ostatecznie archiwum danych zebranych przez obserwatorium Gaia przekroczy jeden milion Gb, co odpowiada około 200 tysiącom płyt DVD. Za proces przygotowania i analizy tej ogromnej ilości danych odpowiada konsorcjum skupiające ponad 400 naukowców z całej Europy, w tym Polski.

Obserwatorium Gaia jest następcą sondy Hipparcos która w latach 1989-1993 wykonywała obserwacje, które posłużyły do wyznaczenia odległości dla zaledwie 120 tysięcy gwiazd znajdujących się w odległości nie większej niż 500 lat świetlnych od Słońca. Dla porównania Gaia wykona precyzyjne pomiary odległości dla około jednego miliarda najjaśniejszych gwiazd, świecących jaśniej niż 20 mag. Szacuje się, że liczba wszystkich gwiazd w Drodze Mlecznej sięga około 100 do 400 miliardów, zatem Gaia wykona pomiary dla około 1% z nich, co i tak pozwoli dużo lepiej poznać naszą Galaktykę.

źródło: Kamil Złoczewski, sciencenow.pl