Космический телескоп Gaia составил сведения о почти двух миллиардах звёзд. Это позволило создать самый полный каталог и самую точную трёхмерную карту Млечного Пути за всю историю наблюдений.
Примерно в 1,8 миллиардов звёзд, миллионы галактик и несколько десятков тысяч астероидов — таково краткое содержание новоиспечённого. третьего релиза данныхКоманда проекта по телескопу Gaia составила трехмерную карту большой части Галактики на основе собранных данных. Это самый большой каталог звезд и лучшая 3D-карта Млечного Пути на данный момент. Для сотен миллионов звёзд определены возраст, температура, масса и другие параметры. Богатый наблюдательный материал может привести к множеству открытий.
Рулетка для звезд
Naked Science уже подробно рассказывалДля астрономов важно определять расстояния до небесных тел. Только зная расстояние, можно рассчитать количество излучения, которое объект испускает.
Для того чтобы обозначить границы Вселенной, самый надежный способ — метод параллакса. Его суть проста: нужно выбрать отдаленный объект, например, высокий дом, и отметить его направление от наблюдателя. Затем пройти какое-то расстояние, измеренное в километрах, и вновь зафиксировать положение дома. базисомУгол поворота курса к башне будет составлять некоторое значение, половина от которого называется… параллаксомПонимая основы базного положения и параллакса, можно вычислить расстояние до высотного здания.
Этот метод не нуждается в гипотезах о небесных объектах. Основа его — классическая геометрия, за что его высоко ценят ученые.
Если расстояние до объекта огромное, нам приходится пройти очень длинный путь, прежде чем направление к нему заметно изменится. Легко отклониться от высотки на горизонте, а вот уехать от Луны в небе — задача не из легких! Как удивляются все дети, Луна и Солнце нас «преследуют». Именно потому что расстояние до Луны (380 тысяч километров) и тем более до Солнца (150 миллионов километров) несоизмеримо больше пройденного нами расстояния по поверхности нашей планеты. Что уж говорить о звездах, до которых многие световые годы?
Максимальный базис на планете — это её диаметр. Диаметр менее тринадцати тысяч километров — незначительная величина с точки зрения космоса. Поездка по Земле не позволяет нам наблюдать параллакс звезд.
К счастью, наша планета движется. Укажем направление на звезду. Через полгода повторим наблюдение, когда Земля окажется в противоположной точке орбиты. Получим базу, равную диаметру орбиты: 300 миллионов километров!
Способ определения расстояния до звезд методом параллакса будет эффективен при условии высокой точности измерений углового смещения светил нашими телескопами. Например, если удаётся с надёжностью измерять параллаксы в 10 угловых микросекунд, расстояние до звёзд можно определить в пределах 100 парсек (примерно 300 световых лет).
Несколько сотен световых лет — практически предел для измерений на земле. Атмосфера мешает добиться большей точности. Диаметр Галактики — сто тысяч световых лет. Мы можем составить трехмерную карту лишь маленького ее участка.
Космический телескоп способен измерять положение звезд с большей точностью, особенно если создан именно для этого.
Человечество впервые применило такой подход, запустив в 1989 году Hipparcos. Его типичная погрешность составляла две угловые микросекунды. В 2013 году появился новый космический картограф — Gaia («Гайя» или «Гея», если вспомнить, что аппарат назван в честь богини). Он точнее в двести раз. Благодаря этому может измерять расстояния в десятки тысяч световых лет, что сопоставимо с размерами Млечного Пути. Правда, на предельных дистанциях Gaia видит лишь самые яркие звезды, а не все, которые там есть.
Небо в алмазах
Итак, что же опубликовала команда «Гайи»?
В новом каталоге насчитывается 1,8 миллиарда звезд, что является историческим рекордом. Для каждой звезды определены видимая яркость и двумерные координаты, связывающие её с точкой на небе. minimum minimorumДанных о космическом объекте, пригодных для включения в каталог.
Для примерно 1,5 миллиарда звезд определен цвет и расстояние до Земли. Эти светила нанесены на трехмерную карту. Это около одного процента от звездного населения Галактики. Но это огромный прорыв по сравнению со ста тысячами звезд, параллаксы которых определил Hipparcos.
Возникает вопрос, возможно ли рассмотреть данную прекрасную карту? Ответ — и да, и нет. Все сведения, включая трехмерные координаты звёзд, опубликованы. в открытый доступВ таком формате данные не представляют никакой привлекательности. Маловероятно, кто-то позаботился о создании визуализации в виде картинки, тем более в трёхмерном пространстве. Может ли ваш экран вместить 1,5 миллиарда точек пригодным для восприятия разрешением?
Обратите внимание на движение двадцати шести миллионов звёзд по тому же каталогу. Кстати, это хорошая возможность обсудить движение.
Куда летят звезды
Для 1,5 миллиарда звёзд установлено собственное движение и рассчитаны расстояния до них.
Звезды в Галактике находятся в постоянном движении. Каждая из них перемещается, как минимум, вслед за общим движением вокруг центра Млечного Пути. Солнце тоже движется. Из-за этого светила при взгляде с Земли или «Гайи» постепенно смещаются по небесной сфере. Это движение сохраняется даже если не учитывать параллакс, прецессию земной оси и другие эффекты, влияющие на видимое расположение звезд для наблюдателя. собственным движением звезды.
Самостоятельное движение представляет собой движение по двумерной небесной сфере. Для восстановления движения звезды в трёхмерном пространстве требуется дополнительный параметр. лучевая скоростьЭто скорость, с которой объект подходит к наблюдателю или уходит от него. Чтобы рассчитать лучевую скорость, необходимо воспользоваться спектром звезды и эффектом Доплера, а также иметь высококачественный спектр. Неудивительно, что «Гайя» определила лучевые скорости для 33 миллионов звезд. На трёхмерную карту этих светил нанесено не только их положение, но и движение сквозь Галактику.
Спектр низкого качества тоже приносит пользу. С его помощью можно установить массу, температуру, возраст и другие свойства объектов. Такую работу провели для 470 миллионов звёзд.
Что еще мы узнали благодаря «Гайе»
В опубликованных данных также представлено десять миллионов переменных звезд и более восьмисот тысяч двойных звездных систем с определенными массами и орбитами партнёров.
А еще телескоп помог обнаружитьТысячи звездотрясений происходят в космосе, хотя для этого звёзды и не были созданы. Наблюдать за потрясениями звезд довольно редко удаётся, но они дают важную информацию о их внутреннем строении. Удивительно, но сейсмичность обнаружена даже на тех светилах, которые, по современным теориям, совершенно не должны ей быть подвержены. Это лишний раз доказывает, что о звёздах мы всё ещё знаем меньше, чем хотелось бы.
В объективы «Гайи» вошло почти пять миллионов галактик и около 160 тысяч астероидов. Для картографов Галактики это побочный результат, но учёные из других отраслей астрономии оценят этот вклад.
Последняя порция данных «Гайи» – третья по счёту. Первый релиз (DR1) появился в 2016 году, второй — в 2018-м. Новый каталог DR3 содержит на 100 миллионов звёзд больше, чем предыдущий. Точность определения параллакса также возросла вдвое благодаря увеличению числа наблюдений.
Предварительный вариант DR3 появился в конце 2020 года. В нём содержались двумерные координаты, параллаксы и собственные движения, но отсутствовали спектроскопические данные.
Современные возможности «Гайи» для картографирования Млечного Пути — не предел. Ее успехи в измерении расстояний связаны с точностью измерения углов, а не длиной орбиты. «Гайя» расположена всего на 1% дальше от Солнца, чем Земля. Не было запущены на более протяженную орбиту по причине больших объемов передаваемых данных. С большого расстояния это было бы сложнее. «Гайя» определила параллакс почти для всех видимых звезд (1,5 миллиарда против 1,8). Возможности проекта ограничены не длиной базиса, а чувствительностью телескопа. Запуск на орбиту между Землей и Марсом не был целесообразен. Но технологии развиваются, и в будущем появятся более чувствительные телескопы и производительные системы связи. В этом случае космические картографы следующих поколений будут запускаться на орбиты с большим радиусом, подарив нам еще более впечатляющие карты Галактики.