Місія Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) Європейського космічного агентства (ЄКА) оприлюднила 13 червня поточного року нову скарбницю даних про нашу галактику. Астрономи описують дивні «зоряні поштовхи» («starquakes»), зоряну ДНК, асиметричні рухи та інші захопливі речі в цьому найдокладнішому на сьогоднішній день огляді Молочного Шляху.
«Гайя» (Gaia) — це місія ЄКА зі створення найточнішої та повної багатовимірної мапи Молочного Шляху. Це дає змогу астрономам реконструювати структуру нашої галактики та минулу еволюцію протягом мільярдів років, а також краще зрозуміти життєвий цикл зір і наше місце у Всесвіті.
Що нового у Третьому випуску даних?
Третій випуск даних «Гайя» (Gaia’s data release 3) подає нові й покращені характеристики майже двох мільярдів зір нашої галактики. Каталог містить нову інформацію про хімічний склад, температури зір, кольори, маси, вік і швидкість, з якою зорі рухаються назустріч або віддаляються від нас (променева швидкість). Велику частину цієї інформації отримано за наявними даними методом спектроскопії, коли світло зорі розкладається на складові кольори (як веселка). У випуску є дані про спеціальні підмножини зір, наприклад ті, що змінюють яскравість з часом.
Також новим у цьому наборі даних є найбільший каталог подвійних зір, тисяч об’єктів Сонячної системи, таких як астероїди та супутники планет, а також мільйонів галактик і квазарів за межами Молочного Шляху.
На цьому зображенні показано чотири мапи неба, створені за новими даними місії «Гайя» Європейського космічного агентства, які оприлюднено 13 червня 2022 року.
1. Радіальна швидкість (верхній знімок — Ред.)
Третій випуск даних «Гайя» показує нам швидкість, з якою понад 30 мільйонів об’єктів Молочного Шляху (головно зорі) рухаються назустріч або віддаляються від нас. Це називається «променева швидкість». Тепер ми бачимо, як об’єкти рухаються у великій частині диска Галактики.
Обертання диска, який спроектовано вздовж лінії зору, показано у вигляді чергування світлих ділянок (віддаляються від нас) і темних ділянок (рухаються до нас). Кілька об’єктів, радіальна швидкість яких відрізняється від швидкості їхнього близького оточення, видно на контрасті.
Велику і Малу Магелланові Хмари видно як яскраві плями в нижньому правому куті зображення. Карликову галактику Стрілець видно у вигляді слабкої не зовсім вертикальної смуги під центром Галактики. Кілька кулястих скупчень відображаються у вигляді крихітних точок на зображенні, наприклад, 47 Тукан — темна точка ліворуч від Малої Магелланової Хмари.
2. Променева швидкість і власний рух
Ця мапа неба показує поле швидкостей Молочного Шляху для майже 26 мільйонів зір. Кольори вказують на радіальні швидкості зір уздовж лінії зору. Синім позначено частини неба, де середній рух зір спрямований до нас, а червоним — ділянки, де середній рух відбувається від нас. Лінії, які видно на малюнку, відображають рух зір в їх проекції на небесну сферу (власний рух зір). Ці лінії показують, як змінюється напрямок швидкості зір залежно від галактичної широти та довготи. Велику і Малу Магелланові Хмари не видно, бо для створення цього зображення були обрані лише зорі з чітко визначеними відстанями.
3. Міжзоряний пил
«Гайя» не тільки визначає координати зір в нашій галактиці, але й розповідає нам, що міститься між ними. Простір між зорями не порожній, а заповнений хмарами пилу та газу, з яких народжуються зорі.
Завдяки точним вимірюванням положення зір та їх розсіяного світла, Gaia дає нам змогу скласти мапи поглинання зоряного світла міжзоряним середовищем. Ці мапи — важливі «ключі» до розуміння фізичних механізмів утворення зір, галактик та історії нашої галактики.
Ця мапа показує міжзоряний пил, який заповнює Молочний Шлях. Темні ділянки в центрі галактичної площини (чорний колір) — це райони з великою кількістю міжзоряного пилу. Там, де чорний колір переходить у жовтий, кількість пилу менша. Темно-сині ділянки над та під галактичною площиною — це райони, де пилу мало.
4. Мапа розподілу хімічних елементів
Те, з чого складаються зорі, може розповісти нам про їхнє місце народження та подальший рух, а отже, про історію Молочного Шляху. Третій випуск даних «Гайя» надає нам хімічну мапу галактики.
Завдяки Gaia ми бачимо, що деякі зорі в нашій галактиці утворені з первинного матеріалу, а інші, як Сонце, з матерії, збагаченої попередніми поколіннями зір. Зорі, які містяться ближче до центра та площини нашої галактики, багатші на метали, ніж зорі на більших відстанях.
Цей вигляд всього неба показує вибірку зір Молочного Шляху з Третього випуску даних «Гайя». Колір вказує на металічність зір. Червоні зорі багатші на метали.
Фото з сайту www.esa.int.
Зоряні поштовхи (зоретруси)
Одне з найдивовижніших відкриттів, отриманих на основі нових даних, полягає в тому, що «Гайя» здатна виявляти зоретруси — крихітні рухи на поверхні зірки, які змінюють її форму. Реєстрація таких явищ не була передбачена розробниками цієї космічної обсерваторії.
Раніше «Гайя» вже виявляла радіальні коливання, що спричиняють періодичні набухання і стискання зорі. Але при цьому вона зберігає свою сферичну форму. Тепер «Гайя» помітила інші коливання, які більше схожі на масштабні цунамі. Ці нерадіальні коливання змінюють глобальну «геометрію» зорі, й тому їх важче виявити.
«Гайя» дала змогу виявити сильні нерадіальні коливання у тисяч зір. Також зареєстровано такі коливання в деяких зір, які астрономи рідко спостерігали раніше. Згідно з сучасною теорією, в цих зір не має бути таких поштовхів. Але «Гайя» їх виявила.
«Зоретруси дають нам багато інформації про зорі, особливо про їхню внутрішню роботу. Gaia відкриває “золоту жилу” для астеросейсмології масивних зір», — каже Конні Аертс (Conny Aerts) з Левенського католицького університету в Бельгії, яка є учасником колаборації Gaia.
ДНК зір
Те, з чого складаються зорі, може розповісти нам про їхнє місце народження та подальший рух в Галактиці, а отже, про історію Молочного Шляху. Оприлюднені тепер дані Gaia дали змогу створити найбільшу мапу, що відображає розподіл хімічних елементів у Галактиці на тлі просторових рухів зір, від нашої сонячної околиці до менших галактик, які оточують нас.
Деякі зорі містять більше «важких металів», ніж інші. Під час Великого Вибуху утворилися лише легкі елементи (водень і гелій). Інші, більш важкі, елементи, які астрономи називають металами, виникли всередині зір. Коли зорі вмирають, вони викидають ці метали в міжзоряне середовище (в газ і пил), тобто збагачують його важкими елементами. Потім з пилу й газу міжзоряного середовища утворюються нові зорі. Активне утворення зір і кінцевий етап еволюції вкаже на середовище, багатше на метали. Таким чином, хімічний склад зорі в чомусь схожий з ДНК, що дає нам важливу інформацію про її походження.
Завдяки «Гайя» ми бачимо, що деякі зорі в нашій галактиці утворені з первинної речовини, а інші, як Сонце, з матерії, збагаченої попередніми поколіннями зір. Зорі, які містяться ближче до центра та площини нашої галактики, багатші на метали, ніж зорі на більших відстанях. «Гайя» також дала змогу визначити зорі, які прийшли до Молочного Шляху з інших галактик, на основі їхнього хімічного складу.
На зображення Молочного Шляху, створеного художником, накладено місце розташування та зазначено щільність вибірки молодих зір (позначено жовто-зеленим кольором) згідно з Третім випуском даних «Гайя». Знак «ти тут» вказує на Сонце.
Щільність вибірки зір до 5 кпк (~ 16 300 світлових років) від Сонця показана на цьому зображенні у вигляді поверхонь з однаковим значенням цього параметра (ізощільність). Поверхні ізощільності дають уявлення про структуру нашої галактики. Що вище щільність, то більше молодих зір міститься в цій ділянці. Подивіться більше версій і прочитайте докладніше про цю мапу тут. Фото з сайту www.esa.int.
«Наша галактика — це дивовижний тигель для зір», — сказала Алехандра Ресіо-Бланко (Alejandra Recio-Blanco) з Обсерваторії Лазурного берега у Франції, яка є учасником колаборації Gaia.
«Це різноманіття надзвичайно важливе, бо воно розповідає нам історію формування Галактики. Воно розкриває процеси міграції всередині нашої галактики та акреції із зовнішніх галактик. Це також чітко показує, що і Сонце, і ми всі належимо до постійно мінливої системи, утвореної завдяки сукупності зір і газу різного походження».
Подвійні зорі, астероїди, квазари тощо
Інші статті, опубліковані 13 червня, відображають широту та глибину дослідницького потенціалу «Гайя». Новий каталог подвійних зір подає масу та еволюційні шляхи понад 800 тисяч подвійних систем. Натомість нове дослідження астероїдів, що охоплює 156 тисяч кам’янистих тіл, «копає глибше» у питанні походження Сонячної системи. Gaia також розкриває інформацію про 10 мільйонів змінних зір, загадкових макромолекул між зорями, а також квазари і галактики за межами нашої космічної околиці.
На цьому зображенні показано різними кольорами орбіти понад 150 000 астероїдів з Третього випуску даних «Гайя» — від внутрішніх частин Сонячної системи до троянських астероїдів на орбіті Юпітера. Жовте коло в центрі позначає Сонце. Блакитний колір позначає внутрішню частину Сонячної системи, де містяться навколоземні астероїди, астероїди, що перетинають орбіту Марса, та планети земної групи. Головний пояс між Марсом і Юпітером показано зеленим. Троянці Юпітера — червоним. Фото з сайту www.esa.int.
Примітки:
Докладнішу інформацію про Третій випуск даних «Гайя» можна знайти тут: https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/data-release-3.
Серія наукових статей з описом даних та процесу їх перевірки з’явиться в спеціальному випуску журналу Astronomy & Astrophysics: https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr3-papers.
За інф. з сайту www.esa.int підготував Іван Крячко
