Odštartovala GAIA - bude merať polohy až miliardy hviezd

Dlho očakávaná misia Gaia bude mapovať veľkosť, tvar a pohyby našej Galaxie (nazývanej aj Mliečna cesta) s nezvyčajne vysokou presnosťou. Družica Gaia odštartovala 19. decembra 2013 dopoludnia nášho času na palube ruskej rakety Sojuz z kozmodrómu Kourou vo Francúzskej Guayane (Južná Amerika). Presné pozície hviezd sú základom takmer všetkého, čo vieme o hviezdach a aj o mnohom ďalšom. Paralaxa hviezd - maličký zdanlivý slučkovitý pohyb počas roka spôsobený pohybom Zeme okolo Slnka - nám priamo prezradí vzdialenosť a to oveľa presnejšie než akákoľvek iná metóda. Presné paralaxy blízkych hviezd tvoria najdôležitejší základ pre celú kozmickú škálu vzdialeností až po tie najvzdialenejšie galaxie. A pre akýkoľvek objekt vo vesmíre potrebujeme vedieť jeho vzdialenosť presne kvôli zisteniu jeho skutočného rozmeru, jasnosti, vyžarovanému výkonu a mnohým ďalším údajom o ňom. Misia Gaia prelomí dlhé obdobie stagnácie v mapovaní obrovského počtu polôh, vzdialeností a pohybov pre miliardu hviezd. Meranie polôh, pohybov a paraláx patrí do oblasti astronómie nazývanej astrometria. Európska kozmická agentúra ESA úspešne vypustila družicu Gaia a touto misiou astrometria začala svoj prvý veľký skok vpred od čias misie Hipparcos v 90-tych rokoch. Táto družica je špecializovaný prístroj so zdanlivo jednoduchou úlohou: určiť polohy enormného množstva hviezd lepšie než kedykoľvek doposiaľ. Jej plán je zmapovať miliardu hviezd do 20-tej magnitúdy, čo je asi 1 percento hviezd našej Mliečnej cesty. Gaia bude merať polohy hviezd s jasnosťou od 5. do 15. magnitúdy s presnosťou 25 oblúkových mikrosekúnd, alebo dokonca lepšou – to pre jasnejšie hviezdy z tohto intervalu. Zodpovedá to napríklad meraniu zdanlivej hrúbky ľudského vlasu v Chicagu z New Yorku (vzdialenosť asi 1100 km). Je to aj 40 krát presnejšie než to dokázal Hipparcos pre hviezdy s jasnosťou 8, alebo 9 magnitúd. Gaia bude merať najslabšie hviezdy s jasnosťou od 15 do 20 magnitúd s presnosťou 300 oblúkových mikrosekúnd, alebo aj lepšou. Aby to bolo možné dosiahnuť, bude Gaia merať každú hviezdu približne 70 krát. Navyše bude merať radiálne rýchlosti hviezd (rýchlosť v smere od nás, či ku nám) a vytvorí úplnú 3-D mapu ich polôh v priestore ako aj ich priestorových pohybov. Bude tiež katalogizovať ich jasnosti v spektrálnych oblastiach od blízkej ultrafialovej až po blízku infračervenú. Najväčším prínosom však bude zmeranie oveľa presnejších paraláx (a teda vzdialeností) oveľa väčšieho počtu hviezd, než zmeral Hipparcos pred 20 rokmi. Individuálna presnosť sa bude meniť od 20 % pre hviezdy v blízkosti centra Galaxie vzdialené nejakých 30 000 svetelných rokov až po pozoruhodnú presnosť 0,001 % pre veľmi slabé hviezdy v našej blízkosti. Toto všetko umožní dôkladne zmapovať veľkosť, tvar a pohyby našej Galaxie. Gaia bude mať do vesmíru dobrý výhľad z vákua kozmického priestoru na svojej obežnej dráhe okolo Lagrangeovho bodu L2, ktorý sa nachádza 1,5 milióna km za Zemou smerom od Slnka. V tomto bode sa vyrovnávajú gravitačné sily Slnka a Zeme a družici táto gravitačná rovnováha zabezpečí stabilnú polohu voči Zemi počas plánovanej 5-ročnej misie. Jej obeh okolo bodu L2 ju bude udržiavať mimo zemského tieňa. Družica je vybavená superpresnými prístrojmi – dvojicou identických ďalekohľadov so zornými poľami posunutých od seba navzájom o 106,5 oblúkového stupňa. Keďže družica bude rotovať rýchlosťou jedna otáčka za 6 hodín, preskúma vždy jeden úzky pás nebeskej sféry. Postupný sklon rotačnej osi družice umožní potom postupne pokrytie celej oblohy. Ďalekohľady majú ohniskovú vzdialenosť 35 metrov (sú lomené) a v ohnisku sa nachádzajú zobrazovacie čipy obsahujúce viac než 900 megapixelov. Očakáva sa, že Gaia za 5 rokov práce vyprodukuje viac obrazových dát než dokázal Hubblov kozmický teleskop za svojich prvých 21 rokov. Nakoniec by Gaia mala priniesť špičkové 3-D polohy pre 10 miliónov z miliardy pozorovaných hviezd, čo je asi 80 krát viac než bolo 118 000, pre ktoré meral Hipparcos paralaxy. Ako budú vedci postupne vyhodnocovať prichádzajúce dáta, z projektu Gaia by mali v roku 2016 vzísť prvé katalógy a finálne by mali byť dokončené okolo roku 2023. Vedci dúfajú, že sa takisto podarí zozbierať nepriame dáta o stovkách planét obiehajúcich okolo iných hviezd a snáď identifikovať až do 50 000 nových hnedých trpaslíkov a 20 000 nov. A to je len tá skromnejšia verzia tejto misie! Vedci z ESA chceli tiež preskúmať oblohu kvôli blízkozemským asteroidom a merať ich dráhy. Kvôli rozpočtovým dôvodom však boli tieto a aj iné ciele zrušené. Dlhá cesta družice Gaia na štartovaciu rampu trvala viac než 13 rokov (a dvoch riaditeľov ESA). Jej sága začala dokonca predtým než v roku 1997 skončila misia Hipparcos, ale Gaia bola navrhovaná ako druhá generácia astrometrickej družice po Hipparcosovi, nie prvá.

Publikované v časopise QUARK, február 2014, RNDr. Zdeněk Komárek