Sonda ESA skatalogowała miliardy gwiazd

Zbudowana przez Airbus Defence and Space sonda Gaia została wyniesiona z Gujany Francuskiej rakietą nośną Sojuz w grudniu 2013 r. Statek kosmiczny zbiera dane naukowe orbitując niezwykle stabilnie wokół punktu libracyjnego L2 układu Ziemia-Słońce. System napędowy satelity utrzymuje prawidłowe położenie instrumentu z pomocą mikrosilników manewrowych o minimalnej mocy. Aby zobrazować ich moc należy zaznaczyć, że na Ziemi potrzebnych byłoby, aż 1000 takich silników do uniesienia jednej kartki papieru. 

Upubliczniony 14 września br. pakiet danych z sondy Gaia zawiera informacje o jasności i dokładnym położeniu na niebie 1,142 mld gwiazd. Ponadto, porównując dane z obecnej misji z uzyskanymi przez satelitę Hipparcos, który skanował niebo przeszło 20 lat temu, badacze już dziś byli w stanie określić odległości i parametry ruchu własnego dla około 2 mln gwiazd. Po to by określić ruch własny gwiazdy – to, w jakim kierunku i z jaką prędkością przemierza ona galaktykę – trzeba najpierw oddzielić w obserwacjach efekt paralaksy, związany z tym, że obserwujemy gwiazdy z planety, przemieszczającej się po orbicie wokół Słońca.

Przez swój pierwszy data release Gaia ustala standardy - w następnych latach wszystkie obserwacje będą dowiązywane do katalogu Gai. Na razie są to tylko pozycje i średnie jasności, to trochę taka zajawka tego co Gaia dostarczy już za kilka lat. W szczególności ten katalog 2 mln gwiazd z pełnymi parametrami: ruch własny i odległości. Gaia pomierzy takie parametry dla całego 1 miliarda gwiazd. Dla porównania, prekursor Gai, misja Hipparcos z lat 90-tych, zmierzyła odległości do 120 tysięcy gwiazd. Teraz mamy ich 2 mln, a za kilka lat 1 miliard. Odległości gwiazd są najtrudniejszymi parametrami do wyznaczenia w astronomii! Podsumowując: zajawka, ale też duży skok od Hipparcosa

Opublikowane teraz dane Gaia uzyskała prowadząc obserwacje przez pierwsze 14 miesięcy swojej naukowej misji – od lipca 2014 do września 2015 r. W tym czasie obserwatorium zbadało m. in. 3194 gwiazdy zmienne (z czego 386 nowoodkrytych), z których istotna część znajduje się w Wielkim Obłoku Magellana, karłowatej galaktyce, sąsiadującej z Drogą Mleczną. Ponadto sonda przyglądała się otwartym gromadom gwiazdowym np. najbliższym Słońcu Hiadom. Z użyciem Hipparcosa można było zmierzyć odległości do około 80 takich gromad gwiazdowych w odległości do 1600 lat świetlnych od Ziemi. Dla porównania, Gaia umożliwia przeprowadzenia pomiarów odległości a nawet ruchu gwiazd w 400 gromadach otwartych, leżących nawet 4800 lat świetlnych od Ziemi. Optyka Gai jest tak precyzyjna, iż teoretycznie pozwoliłaby zlokalizować ludzki włos z odległości 700 km.

Sercem sondy jest moduł przetwarzania wideo, która ma większą moc obliczeniową, niż jakikolwiek inny statek kosmiczny Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Dane z Gai są odbierane przez 35-metrowe anteny ESA w Cerebros w Hiszpanii i New Norcia w Australii. Należy pamiętać, że pozyskiwane z tego kosmicznego obserwatorium informacje są surowymi danymi. Ich oceną oraz przekształcaniem w obrobione dane, przydatne astronomom, co jest procesem dość złożonym, zajmuje się zespół ponad 450 naukowców i inżynierów-programistów, skupionych w Gaia Data Processing and Analysis Consortium – DPAC. Członkowie konsorcjum pochodzą aż z 20 europejskich krajów, w tym z Polski, jak również spoza Europy – z Algierii, Brazylii, Izraela i USA.

DPAC to około 500 osób, które poświęciły swoje życie naukowe na rzecz przygotowania oprogramowania do analizy "gołych" danych z misji Gaia. Najpierw, opracowanie tego co spływa codziennie z satelity, następnie zrozumienie wszystkich efektów instrumentalnych i usunięcie ich. Przez około 8 lat DPAC pracował nad danymi symulowanymi, ale w ostatnich 2 latach wreszcie na prawdziwych danych - takie zawsze okazują się nieco inne niż oczekiwania, więc te ostatnie dwa lata były bardzo intensywne dla wszystkich. Stąd taka duża radość z tym pierwszym katalogiem - pokazanie, że Gaia działa, ale że też całe to oprogramowanie przygotowane przez DPAC działa! Jeśli chodzi o moje zaangażowanie: jestem członkiem małej podgrupy DPAC (Gaia Science Alerts), która również analizuje codzienne dane aby wykryć zjawiska krótkotrwałe, np. wybuchy supernowych. Tylko że my działaliśmy pod większą presją - nasze oprogramowanie zaczęło funkcjonować już w pierwszych miesiącach operacji Gai aby produkować alerty - zawiadomienia dla całego świata o wybuchach. Do tej pory wykryliśmy już ponad 1000 różnych zjawisk, w tym supernowe i zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego.

Paweł Ziemnicki