19. detsembril 2013 toimus Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) Gaia kosmoselaevad viisid kosmosesse läbi aegade ühe ambitsioonikaima missiooni. Plaanitud 5-aastase missiooni jooksul (mida hiljuti pikendati) kaardistaks see kosmosevaatluskeskus enam kui miljard tähte, planeete, komeete, asteroide ja kvaasare, et luua Linnutee läbi aegade suurim ja täpseim 3D-kataloog. loodud.
Esimene väljaanne Gaia 2016. aasta septembris toimunud andmed sisaldasid enam kui kahe miljoni tähe kaugusi ja liikumist. Teine muljetavaldavam on aga teine andmete väljalase, mis toimus 25. aprillil 2018. Väljaandesse kuuluvad enam kui miljardi tähe, meie Päikesesüsteemi asteroidide ja isegi Linnutee ääres asuvate tähtede asukohad, kaugusnäitajad ja liikumine.
Kui esimene andmete avaldamine põhines veidi enam kui aasta pikkustel vaatlustel, siis uus andmeväljaanne hõlmab umbes 22-kuulist perioodi - mis kestis 25. juulist 2014 kuni 23. maini 2016. Nende andmete esialgne analüüs on näidanud, et üksikasjad Linnutee 1,7 miljardi tähe kohta ja nende liikumine, mis on oluline, et mõista, kuidas meie galaktika aja jooksul arenes.
Nagu ESA teadusdirektor Günther Hasinger hiljutises ESA pressiteates selgitas:
“Gaia kogutud tähelepanekud määratlevad uuesti astronoomia alused. Gaia on ambitsioonikas missioon, mis põhineb suurel hulgal väga keerukate andmete mõistmiseks tohutul inimeste koostööl. See näitab vajadust pikaajaliste projektide järele, et tagada kosmoseteaduse ja -tehnoloogia areng ning järgmiste kümnendite veelgi julgemad teaduslikud missioonid ellu viia.“
Täpsus GaiaSeadmed on võimaldanud mõõtmisi, mis on nii täpsed, et tähtede parallaksi - Maa orbiidi ümber Päikese ümber tekkinud nihke - oli võimalik eraldada nende liikumisest läbi galaktika. Kataloogitud 1,7 miljardist tähest mõõdeti ja loetleti enam kui 1,3 miljardi parallaksi ja kiiruse (ehk õige liikumise) väärtused.
Nendest umbes 10% puhul olid parallaksi mõõtmised nii täpsed, et astronoomid saavad vahetult hinnata kaugust üksikute tähtedeni. Nagu selgitas Anthony Brown Leideni ülikoolist, kes on ka Gaia andmetöötluse ja analüüsi konsortsiumi juhatuse esimees:
“Gaia teine andmeväljalase on ESA osas tohutu samm edasi‘s Hipparcos satelliit, Gaia‘eelkäija ja astromeetria esimene kosmosemissioon, mis vaatles peaaegu kolmkümmend aastat tagasi umbes 118 000 tähte… Ainuüksi tähtede arv koos nende asendi ja liikumisega muudaks Gaia‘Uus kataloog on juba üsna jahmatav. Kuid on veel: see ainulaadne teaduslik kataloog sisaldab paljusid teisi andmetüüpe koos teabega tähtede ja muude taevaobjektide omaduste kohta, muutes selle väljaande tõeliselt erandlikuks.“
Lisaks tähtede õigetele liikumistele pakub kataloog teavet paljude erinevate teemade kohta, mis pakuvad huvi astronoomidele ja astrofüüsikutele. Nende hulka kuuluvad peaaegu kõigi kataloogitud 1,7 miljardi tähe heleduse ja värvuse mõõtmised, samuti teave selle kohta, kuidas heledus ja värv muutuvad aja jooksul poole miljoni muutuva tähe korral.
See sisaldab ka seitsme miljoni tähe vaatevälja kiirust, pinnatemperatuure umbes 100 miljonit ja tähtedevahelise tolmu mõju 87 miljonile. Gaia andmed sisaldavad ka teavet meie päikesesüsteemi objektide kohta, mis sisaldab 14 000 teadaoleva asteroidi asukohta (mis võimaldab nende orbiidid täpselt kindlaks määrata).
Linnutee taga Gaia saime täpsemaid mõõtmisi poole miljoni kauge kvaasari - eredate galaktikate -, mis eraldavad tohutul hulgal energiat tänu keskpunkti supermassiivse musta augu olemasolule, positsioonide kohta. Varem on kvasaare kasutatud kõigi raami objektide taevakoordinaatide võrdlusraamina Gaia raadiolainetel põhinev kataloog.
See teave on nüüd esimest korda saadaval optiliste lainepikkuste korral. See ja muud arengud, mille on võimaldanud Gaia, võib revolutsiooniliselt muuta seda, kuidas me uurime oma galaktikat ja universumit. Nagu ütlesid Itaalias Padova astronoomilise vaatluskeskuse Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) esindaja Antonella Vallenari ja andmetöötluskonsortsiumi juhatuse esimehe asetäitja:
“Gaia uued andmed on nii võimsad, et põnevad tulemused hüppavad meile lihtsalt silma. Näiteks oleme ehitanud kõige täpsema Hertzsprung-Russelli diagrammi tähtede kohta, mis eales taevalaotuses tehtud, ja võime juba märgata huvitavaid suundumusi. Tundub, nagu alustame galaktilise arheoloogia uut ajajärku.“
Hertzsprung-Russelli diagramm, mis on nimetatud kahe selle sajandi 20. sajandi alguses välja töötanud astronoomi järgi, on tähepopulatsioonide ja nende evolutsiooni uurimisel põhiline. Nelja miljoni tähestiku põhjal, mis valiti kataloogist (mis kõik asuvad Päikesest viie tuhande valgusaasta kaugusel), suutsid teadlased esmakordselt meie Päikesesüsteemist kaugemal asuvate tähtede kohta paljusid peeneid detaile paljastada.
Lisaks nende kiiruse mõõtmisele võimaldab Gaia Hertzsprung-Russelli diagramm astronoomidel eristada erineva vanusega tähtede populatsioone, mis asuvad Linnutee erinevates piirkondades (st ketas ja halo) ning erinevates vormides viise. Nende hulka kuuluvad kiiresti liikuvad tähed, mis varem arvati kuuluvat halo, kuid mis on tegelikult osa kahest tähepopulatsioonist.
"Gaia edendab oluliselt meie arusaamist universumist kõigil kosmilistel skaaladel," ütles ESA Gaia projekti teadlane Timo Prusti. "Isegi Päikese naabruses, mis on piirkond, mida me arvasime kõige paremini mõistvat, näitab Gaia uusi ja põnevaid jooni."
Näiteks mõne tuhande valgusaasta kaugusel Päikesest moodustatud tähtede alamhulga korral Gaia mõõtis nende kiirust kõigis kolmes mõõtmes. Selle põhjal on kindlaks tehtud, et nad järgivad sarnast mustrit tähtedega, mis tiirlevad galaktikast sama kiirusega. Nende mustrite põhjus on edaspidiste uurimiste objekt, kuna pole selge, kas selle põhjustajaks on meie galaktika ise või on see tingitud interaktsioonidest väiksemate galaktikatega, mis ühinesid meiega minevikus.
Viimane, kuid mitte vähem tähtis: Gaia andmeid kasutatakse 75 Linnutee ümber tiirleva 75 globaalse klastri ja 12 kääbusgalaktika orbiidi kohta lisateabe saamiseks. See teave heidab täiendavat valgust meie galaktika arengule, seda mõjutavatele gravitatsioonilistele jõududele ja tumeaine rollile. Nagu ESA Gaia missiooni juht Fred Jansen ütles:
“Gaia on oma täiuslikum astronoomia. Teadlased on nende andmetega hõivatud aastaid ja me oleme valmis üllatuma avastuste laviini kaudu, mis avavad meie galaktika saladused.“
Kolmas väljaanne Gaia andmed on kavas esitada 2020. aasta lõpus, lõplik kataloog avaldatakse 2020. aastatel. Vahepeal on programmi laiendus juba heaks kiidetud Gaia missioon, mis töötab nüüd 2020. aasta lõpuni (kinnitatakse selle aasta lõpus). Teadustööde seeria, milles kirjeldatakse sellest viimasest väljaandest õpitu, ilmub ka Astronoomia ja astrofüüsika.
Tähtede evolutsioonist meie galaktika evolutsioonini, teine Gaia andmete avaldamine osutub juba astronoomide ja astrofüüsikute õnnistuseks. Isegi pärast missiooni lõppemist võime oodata, et teadlased analüüsivad andmeid endiselt ja õpivad palju rohkem meie Universumi struktuuri ja arengu kohta.
