Просмотров: 193

3D-карта 1.7 миллиарда звезд нашей Галактики — как такое возможно?

Телескоп Европейского космического агентства (ЕКА) помогает астрономам понять, как образовалась наша вселенная. Звезда за звездой.

Миссия Gaia подарила нам самый полный каталог звезд на сегодняшний день. — ESA/GAIA/DPAC
Миссия Gaia подарила нам самый полный каталог звезд на сегодняшний день. — ESA/GAIA/DPAC

Более миллиарда мерцающих звезд, что ползут лениво по ночному небу с вращением нашей Земли и Млечного пути, были записаны на 3D-карту космическим телескопом Gaia от ЕКА. Вчера, 26 марта, ученые опубликовали массивный набор данных, полученный в результате самого амбициозного из проектов, — и это лишь второй в истории подобный каталог. В нем указаны подробности скитаний более чем 1.7 миллиарда звезд, семь миллионов из которых были изучены с высочайшей точностью.

“Мы ждали этой публикации 20 лет,” — говорит Амина Хелми из Астрономического института Каптейна при Гронингенском университете (Нидерланды).

Определение положения звезд на небе может показаться довольно простой задачей, — как никак, мы зарисовывали небеса с того момента как появилась письменность. Но Gaia работает не только над этим. Этот телескоп максимально точно вычисляет растояние до этих звезд. Так что у астрономов появилась новая игра — поди изучи их все! Уже сейчас более дюжины статей готовятся к публикации в Astronomy & Astrophysics, астрономы собираются в Институте FlatIron в Нью-Йорке, чтобы коллективно порыться в полученных данных. Целые команды исследователей соревнуются, кто первый найдет золотые крупинки информации, которые смогут подсказать ответ на самые важные вопросы Вселенной. (Мы то знаем, что это 42, верно?)

Структура гало нашей галактики
Структура гало нашей галактики

Среди историй, которые смогут поведать нам данные Gaia, лежат ответы на вопросы: Как галактика Млечного пути стала такой, какой мы ее знаем сейчас? Как быстро расширяется Вселенная? Как часто встречаются большие планеты? Есть ли признаки продвинутых инопланетных технологий? И что вообще творится с 14,000 астроидов в нашей собственной Солнечной системе?

Как мы узнаем, насколько далеки звезды?

Запущенный в 2013 году телескоп Gaia вглядывался в небо и делал так много дел одновременно, как никакой другой телескоп до него. Одной из задач было измерение движения звезд. По движению астрономы могут геометрически вычислить, насколько далеко они находятся (сложность в том, что нужно делать это с максимальной точностью, чтобы математика сработала, именно этим Gaia и занималась).

В опубликованном каталоге содержатся данные о движении 7 миллионов звезд в 3D, и движения еще почти 1.4 миллиарда других звезд в 2D. Команда планирует опубликовать финальный набор данных в 2020 году, в нем в том числе будет информация о конкретных химических сигнатурах этих звезд.

Так что там о прошлом Млечного пути?

Как мы уже говорили, данные Gaia дадут нам существенный толчок в наших знаниях о звездах, планетах и нашей галактике. И одним из самых ожидаемых будет вклад в сферу галактической археологии — движение и характеристики звезд позволят реконструировать эволюционную историю нашей галактики.

“В движении звезд хранится история их образования, “— объясняет Хелми, отмечая, что путешествующие по космос узвезды имеют общее прошлое. Изучая траектории движения звездных групп, ученые могут “перемотать” время назад и выяснить, когда произошли столкновения, сформировавшие нашу галактику, и как много их было.

Карликовая галактика NGC 5477. Находится рядом с галактикой Messier 101 в Большой медведице. 
Карликовая галактика NGC 5477. Находится рядом с галактикой Messier 101 в Большой медведице. 

В частности, Хелми с коллегами смотрят на звезды в галактическом гало — в тех плотных орбитальных карликовых галактиках, звездных потоках, и других обломках от космических катастроф. К тому же движения этих звезд указывают на наличие и плотность темной материи, невидимой субстанции, в которую погружена наша галактика, но которую мы до сих пор не можем уловить.

“Так что мы можем использовать их, а также шаровые звездные скопления, карликовые галактики, потоки, чтобы понять, как в космосе распределяется темная материя,” — говорит она.

Расширяющаяся Вселенная — задача о цефеидах

Так вот. Помимо информации о нашей собственной галактике, данные Gaia помогут ученым понять, как быстро расширяется наша часть вселенной. Еще в 1990-х годов мы знаем,что скорость расширения увеличивается, но до сих пор не можем определить, насколько быстро это происходит. Gaia даст исследователям кучу новых измерений и расстояний, которые и позволят им наконец-то поймать неуловимую константу Хаббла — коэффициент, который связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления. Для нашей части Вселенной такими маячками расстояния являются цефеиды — класс пульсирующих переменных звезд с довольно точной зависимостью период-светимость, одна из них, кстати, это Полярная звезда. (Сравнивая наблюдаемую яркость отдаленной цефеиды с ожидаемой яркостью, астрономы могут вычислить, как далеко она находится.)

Пульсирующая цефеида. Скорее всего компьютерная графика, фиг знает, там не было указано :)
Пульсирующая цефеида. Скорее всего компьютерная графика, фиг знает, там не было указано 🙂

До этого момента астрономы вычисляли такие расстояния, используя данные 10 хорошо изученных цефеид с долгим периодом из нашей галактики. Gaia увеличила этого количество до 50, а это означает. что теперь команды ученых могут значительно улучшить свои измерения относительно близких к нам галактик. Используя цефеиды, они смогут построить новый уровень цепочки расстояний, который опирается на конкретный тип звездного взрыва, — сверхновая типа 1a, которая видима на расстоянии миллиардов световых лет.

“Установление истинной яркости цефеид является ключевой задачей, которую Gaia поможет нам разрешить, — говорит Дэвид Джонс из Калифорнийского университета в Санта-Круз. — Потому что затем мы сможем откалибровать цефеиды и суперновые типа 1a и получим точные расстояния для большей части наблюдаемой нами вселенной.”

Источник