Кроме того, данные наблюдений Gaia улучшают спутниковую навигацию. Финские исследователи участвуют в этом масштабном проекте, результатом которого станет трехмерное картирование нашей галактики, которое должно быть завершено в 2024 году.
Сегодня, декабрь. 3 февраля 2020 года Европейское космическое агентство (ESA) опубликовало данные наблюдений с телескопа Gaia (Gaia Early Data Release 3 или EDR3) в продолжение выпусков DR1 и DR2 2016 и 2018 годов. Гайя получает точные знания, например, о звездах Млечного Пути, далеких внегалактических квазарах и астероидах нашей Солнечной системы.
Квазары – это яркие звездообразные объекты, которые позволяют определять ориентацию планеты Земля в космосе. С помощью их точных положений, измеренных Gaia, можно построить новую высокоточную систему отсчета для определения положений звезд, объектов Солнечной системы, а также спутников.
"Знания, накопленные Gaia, повлияют на точность спутниковой навигации в будущем. Положение спутников и ориентация Земли в космосе определяются в системе отсчета, привязанной к направлениям квазаров. "Точность и современность системы координат имеют решающее значение для точности навигации", – говорит профессор Маркку Поутанен из Финского института геопространственных исследований FGI, Национальное управление земельных ресурсов Финляндии.
Точные наблюдения квазаров впервые привели к успешному вычислению ускорения Солнечной системы.
«Ускорение Солнечной системы по направлению к центру Млечного Пути, измеренное Гайей, составляет (2.32 ± 0.16) x 10-10 м / с2, или, примерно, две стомиллиардные доли гравитационного ускорения, вызываемого Землей на ее поверхности », – резюмирует профессор астрономии Карри Муйнонен с факультета физики Хельсинкского университета, также занимающийся исследованиями. Профессор Финского института геопространственных исследований FGI.
Гайя в исследовании астероидов
Обработка данных Gaia осуществляется в рамках европейской сети DPAC (Консорциум обработки и анализа данных) с участием более 300 исследователей. Исследователи Солнечной системы из Университета Хельсинки принимают участие в обработке данных Gaia несколькими способами.
"Мы отвечаем за ежедневное вычисление орбит астероидов, обнаруженных Гайей.
На основе этих расчетов организуются наземные наблюдения ", – описывает Муйнонен.
"Перед публикацией данных мы принимаем участие в проверке наблюдений Gaia положения, яркости и спектров астероидов. Наши исследования с данными Gaia сосредоточены на орбитах астероидов, периодах вращения и ориентации полюсов, массах, формах, а также структурных и композиционных свойствах поверхности.
При вычислении вероятностей столкновения астероидов, сближающихся с Землей, точность систем отсчета является полностью центральной », – продолжает Муйнонен.
Весной 2018 г. в DR2 были опубликованы наблюдения астероидов Gaia (14 099 астероидов). В предстоящем выпуске DR3 весной 2022 года будут опубликованы данные о местоположении и яркости десятков тысяч астероидов, а также впервые будут опубликованы спектры астероидов.
Годы работы и миллиарды звезд
Данные EDR3 были собраны Gaia с конца июля 2014 г. Эти данные включают, например, данные о положении и яркости 1,81 миллиарда звезд и данные о цвете 1,55 миллиарда звезд за период времени в 34 месяца. Кроме того, данные более чем в три раза увеличивают количество квазаров, наблюдаемых в точных системах отсчета, до 1,61 миллиона.
EDR3 – значительное улучшение как с точки зрения количества, так и с точки зрения точности, по сравнению с более ранними версиями.
Последний выпуск дает намек на гигантский характер предстоящего выпуска DR3 весной 2022 года и окончательного выпуска DR4 после 2024 года.
Гайя систематически наблюдает за астрономическими объектами в так называемой точке Лагранжа L2, примерно в 1,5 миллионах километров от Земли в антисолнечном направлении.
Гайя наблюдает около двух миллиардов звезд с точностью, в лучшем случае, до ста миллионных долей градуса. Результатом станет трехмерная карта нашей галактики.
Звездное движение в будущем
На основе данных Gaia исследователи смоделировали движение звезд в Млечном Пути. Они создали анимацию движения 40 000 случайно выбранных звезд на небе 1.6 миллионов лет в будущее.
«В анимации короткие и длинные следы описывают изменения положения звезд за 80 000 лет. Первые в основном связаны с далекими звездами, а вторые – исключительно с близкими звездами.
Время от времени короткие тропы превращаются в длинные, а длинные – в короткие. Это также связано с изменением расстояний до звезд », – говорит Муйнонен.
В конце анимации звезды убираются слева и собираются справа. Это связано с движением Солнечной системы относительно звезд. Аналогичное явление можно увидеть при движении от центра лесного островка к его границе: деревья спереди постепенно исчезают, тогда как кажется, что они собираются сзади.
"Это показывает среднее движение Солнечной системы относительно окружающих звезд.
С финской точки зрения, интригует то, что движение, задокументированное Гайей, согласуется с новаторскими исследованиями движения Солнечной системы, проведенными Фридрихом Вильгельмом Августом Аргеландером (1799-1875) в 19 веке в Хельсинкской обсерватории », – заключает Муйнонен.
Аргеландер был первым астрономом, который однозначно рассчитал направление движения Солнечной системы в космосе. Работал в обсерватории Хельсинкского университета, затем в Императорском Александровском университете.
Он проводил наблюдения в обсерватории Турку в 1827-1831 годах до того, как обсерватория переехала в Хельсинки. В Хельсинки он составил звездный каталог под названием «DLX stellarum fixarum positiones mediae ineunte anno 1830», который, как сказано в названии, включал точные положения 560 звезд.
Движение квазаров – это фактически движение Солнечной системы
Точнее, видимые звездные потоки включают в себя информацию о движении звезд и Солнечной системы относительно центра Млечного Пути.
Наблюдения за квазаром Gaia позволяют определить ускорение, связанное с этим орбитальным движением.
Гайя измерила видимые движения квазаров на небе. Эти движения крошечные, примерно одна тысячная часть движения звезд за 3000 световых лет от нас.
Кажущийся поток квазаров направлен к центру Млечного Пути, то есть в том направлении, куда указывает ускорение Солнечной системы. Гайя, по сути, измерила абсолютное движение Солнечной системы относительно далекой вселенной.
Это движение происходит от гравитационных сил Млечного Пути и всех других объектов во Вселенной.