Tíz éve indult a Gaia űrtávcső küldetése

Tíz éve indult a Gaia űrtávcső küldetése

2023 december 19
| Szerző: Nagy Zsófia, Tudományos munkatárs
2013. december 19-én indult az Európai Űrügynökség (ESA) Gaia küldetése, ahogy az űrtávcsövet egy Szojuz-Fregat hordozórakéta segítségével felbocsátották.

Néhány héttel később, január 7-én állt pályára az L2 Lagrange-pont körül. (Az öt Lagrange-pont két égitest, ez esetben a Nap és a Föld, gravitációs terének olyan pontjai, ahol egy kis tömegű test közelítőleg nyugalomban maradhat, a két égitesthez képest nem változik a helyzete.)

A mérések 2014 júliusában kezdődtek, azóta a Gaia közel kétmilliárd csillag pozícióját és fényességét mérte meg, lehetővé téve a Tejútrendszer háromdimenziós feltérképezését. A Gaia előzménye az 1989 és 1993 között működött Hipparcos űrtávcső volt, amely 118 ezer csillag távolságát határozta meg. Mindkét asztrometriai űrtávcső a trigonometriai parallaxis módszerét alkalmazza a távolságmeghatározásra, vagyis azt a szöget mérik, amely alatt egy csillagról a Nap és a Föld közti átlagos távolság (1 csillagászati egység) merőleges rálátás esetén látszik. A Naphoz legközelebbi csillag, a 4,244 fényév távolságra található Proxima Centauri esetén ez a szög 0,7685 ívmásodperc, a távolabbi csillagok esetén még kisebb. A Hipparcos 0,001 ívmásodperces pontosságához képest a Gaia csaknem milliomod ívmásodperces pontosságú parallaxismérésekre alkalmas.

 

A Gaia első adatkibocsátása (Gaia DR1) 2016. szeptember 14-én történt, ez a Gaia működésének első 16 hónapjában végzett mérések alapján 1,142 milliárd csillag pozíció- és fényességadatát tartalmazta.

 

A Tejútrendszer térképe a Gaia első adatközlése alapján. A Tejútrendszer fősíkja alatt látható  két galaxis a két Magellán-felhő. Forrás: ESA/Gaia/DPAC, Moitinho, A. –Barros, M., Lisszaboni Egyetem
A Tejútrendszer térképe a Gaia első adatközlése alapján. A Tejútrendszer fősíkja alatt látható két galaxis a két Magellán-felhő. Forrás: ESA/Gaia/DPAC, Moitinho, A. –Barros, M., Lisszaboni Egyetem

Az első adatközlést 2018. április 25-én követte a második (DR2), amely a Gaia első 22 hónapjának méréseit tartalmazza: 1,69 milliárd csillag pontos koordinátáit, illetve 1,33 milliárd csillag sajátmozgását és parallaxisát. Az asztrometriai paramétereken kívül a csillagok fizikai jellemzőire vonatkozó információt is tartalmaz az adatbázis: 161,5 millió csillag effektív hőmérsékletét, 77 millió csillag átmérőjét és luminozitását, 7,2 millió csillag átlagos látóirányú sebességét és több mint 550 ezer változócsillag fotometriai adatai. Többek között olyan eredmények kapcsolódnak a DR2 adatközléshez, mint a Tejútrendszerhez közeli törpegalaxisok térbeli mozgásának mérése, illetve a tőlünk 160 ezer fényévre levő Nagy-Magellán-felhő rotációjátnak detektálása a csillagok sajátmozgásának feltérképezése alapján.

A Tejútrendszer és környezete Gaia DR2 adatok alapján. Kékkel jelölik a gömbhalmazokat, pirossal a törpegalaxisokat.
A Tejútrendszer és környezete Gaia DR2 adatok alapján. Kékkel jelölik a gömbhalmazokat, pirossal a törpegalaxisokat.

A vonalak az objektumok pályáját jelzik, a gömbhalmazok esetében azt a szakaszt, amelyet a következő 10 millió évben fognak megtenni, a törpegalaxisok esetén pedig azt, amit a következő 100 millió évben. Forrás: ESA/Gaia/DPAC, Amina Helmi, Maarten Breddels

A Gaia harmadik adatközlése két lépésben zajlott: az EDR3 (early data release vagyis korai adatközlés) 2020. december 3-án jelent meg, amely a Gaia méréseinek első 34 hónapja alapján készült. Az adatközlésben található 1,8 milliárd égi forrás közül kb. 300 milliónak csak a pontos koordinátái szerepelnek az EDR3-ban. A többi, kb. másfél milliárd forrásra a sajátmozgást és a parallaxist (amiből meghatározható a távolság) is meghatározták. A DR2 adatközléshez képest a DR3-ban található parallaxisok 20%-kal pontosabbak, míg a sajátmozgások pontossága kétszeresére javult.

A Gaia DR3-ra 2022. június 13-án került sor, és közel kétmilliárd csillagról tartalmaz információt: azok kémiai összetételéről, hőmérsékletéről, színéről, tömegéről, koráról és látóirányú sebességéről. Ezeket a paramétereket nagyrészt az újonnan közzétett spektroszkópiai adatokból határozták meg. Az adatközléshez tartozó publikációkban többféle változócsillagot is elemeznek. Az egyik legfontosabb magyar eredménye az adatközlésnek fiatal csillagokhoz köthető, Marton Gábor, a CSFK tudományos főmunkatársa vezetésével. A Gaia által mért fiatal csillagok körül bolygóképző korong található, melyekben bolygókezdemények is kialakulhattak. A Gaia által mért fényességváltozások így arról is információt adhatnak, hogy hogyan alakultak ki a csillagok körüli bolygórendszerek, illetve hogyan alakulnak ki a porszemcsékből a bolygórendszerekben található kisebb égitestek, mint az üstökösök és a kisbolygók.

A Gaia DR3 négy égbolttérképe. Felül balra: 30 millió csillag radiális sebessége. Alul balra: a csillagok 3D sebessége, a sajátmozgások irányát sávok jelzi. Felül jobbra: a csillagközi por mennyisége. Alul jobbra: a csillagok fémessége: a vörösebb szín jelöli a legmagasabb, a kék a legalacsonyabb fémességet. Forrás: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
A Gaia DR3 négy égbolttérképe. Felül balra: 30 millió csillag radiális sebessége. Alul balra: a csillagok 3D sebessége, a sajátmozgások irányát sávok jelzi. Felül jobbra: a csillagközi por mennyisége. Alul jobbra: a csillagok fémessége: a vörösebb szín jelöli a legmagasabb, a kék a legalacsonyabb fémességet. Forrás: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
A Gaia DR3 adatokból azonosított fiatal csillagok, a háttérben a Tejútrendszer Gaia-adatok alapján készült portérképével. Forrás: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO / Marton Gábor
A Gaia DR3 adatokból azonosított fiatal csillagok, a háttérben a Tejútrendszer Gaia-adatok alapján készült portérképével. Forrás: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO / Marton Gábor

A harmadik adatközlést egy kisebb, „célzott adatközlés” (Focused Product Release) követte 2023. október 10-én. Ennek az adatközlésnek az egyik fő eredménye egy gömbhalmaz, az omega Centauri vizsgálata, és a sűrű csillagmezőben félmillió új csillag azonosítása. A gömbhalmazok az Univerzum legöregebb objektumai közé tartoznak, így ez az adatközlés fontos információkkal szolgál kozmikus múltunk megértéséhez. Az adatközlés által lefedett témák között vannak még a Naprendszer kis égitestjei illetve hosszú periódusú változócsillagok is.

 

A Gaia előreláthatólag még 2025-ig végez méréseket, és addig még egy nagyobb adatközlése várható 66 hónap mérési adatai alapján (DR4). A Gaia ezzel egyértelműen felülmúlta az eredetileg öt évre tervezett küldetését. A Gaia sikerét a rengeteg hasznos adat és publikáció mellett tovább bizonyítja, hogy a Gaia konzorcium kapta a 2023-as Lancelot M. Berkeley − New York Community Trust „Érdemes Munka a Csillagászatban” díját galaxisunk legnagyobb és legpontosabb háromdimenziós térképének elkészítéséért. Egy végső, nagy adatközlés még várható 2030 után (DR5) a Gaia küldetésének összes mérése alapján. A Gaia így még évekig munkát ad majd a kutatóknak, és továbbra is nagyon sok izgalmas eredmény várható. A Gaia küldetés folytatása a jövőben a közeli infravörös tartományban várható: a GaiaNIR (Near-InfraRed, röviden NIR) űrtávcső terveit már benyújtották az ESA Voyage2050 felhívására. Amennyiben jóváhagyják a projektet, az űrtávcső 2045 körül kezdheti meg a működését.

Szerző: Nagy Zsófia, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet

A Gaia konzorcium egy részének virtuális csoportképe. Forrás: T. Roegiers, A. Brown, M. Fouesneau, F. Jansen, D. Evans, F. De Angeli, M. Audard
A Gaia konzorcium egy részének virtuális csoportképe. Forrás: T. Roegiers, A. Brown, M. Fouesneau, F. Jansen, D. Evans, F. De Angeli, M. Audard