Satelit GAIA prináša nové dáta o našej Galaxii

V súčasnosti misia Európskej kozmickej agentúry (ESA) s názvom GAIA zverejňuje svoj tretí súbor dát s novými a vylepšenými informáciami o 1,8 miliardy hviezd Mliečnej cesty a aj ďalšie zaujímavé dáta. „Tento deň bol očakávaný celou astronomickou komunitou“, hovorí Ricardo Schiavon (Liverpool John Moores University, Veľká Británia), ktorý používa dáta z GAII. Po prvý raz nové údaje zahŕňajú aj milióny spektier hviezd. A tieto spektrá zasa umožnia vypočítať pohyby hviezd Mliečnej cesty smerom k Zemi a od Zeme, t.j. tzv. radiálnu rýchlosť, čo spolu s ďalšími údajmi z GAII (s tzv. vlastnými pohybmi hviezd) umožní určiť ich pohyb v 3D-priestore. Spektrá taktiež ukážu zloženie hviezd a ich pôvod. Tieto nové údaje taktiež obsahujú úplne nové informácie o 1,2 milióne vzdialených hviezd v galaxii v Androméde (známej pod označením M 31), o miliónoch galaxií a kvazarov, ako aj tisíckach objektov v našom kozmickom susedstve – slnečnej sústave, vrátane mesiacov planét, asteroidov a komét. Najnovšie publikované dáta sú sprevádzané sériou štúdií, ktorá sa objavila v špeciálnom vydaní časopisu Astronomy & Astrophysics. V desaťročí od štartu družice GAIA v roku 2013, zmenila misia svoje zameranie. Astronómovia použili tento satelit na získanie dovtedy nevídaných máp našej Mliečnej cesty a nahliadli 10 miliárd rokov späť do jej histórie.

Dokonca aj prvá časť dát publikovaná v roku 2016 dodala veľmi presné merania jasnosti a polohy viac než miliardy hviezd. A dáta sa s plynúcim časom zlepšujú. Kozmické ďalekohľady počas svojich pozorovaní snímajú celú oblohu nielen raz, ale mnohokrát, takže môžu počas roka sledovať množstvo hviezd viackrát. Zdanlivý pohyb hviezd po oblohe vyvolaný pohybom Zeme okolo Slnka, z ktorého je možné určiť vzdialenosť hviezdy, sa nazýva paralaxa a práve jej merania boli primárnym cieľom misie GAIA. Merania paralaxy získané touto družicou sú extrémne presné – s chybou okolo jednej tisíciny oblúkovej sekundy (jednej oblúkovej milisekundy, t.j. 0,001“) pre najslabšie hviezdy a so stokrát vyššou presnosťou pre jasnejšie hviezdy. Vzdialenosť hviezd v našej Galaxii sa potom z  paraláx veľmi jednoducho určí, pretože prevrátená hodnota paralaxy je priamo vzdialenosť v jednotkách nazývaných „parsek“ (1 parsek = 3,26 svetelného roka). Astronómom sa podarilo takto zmerať polohy nielen na oblohe, ale vďaka paralaxám, aj polohy v priestore, práve pre vyššie zmienenú miliardu hviezd. Po rokoch dáta o polohách hviezd taktiež ukážu  tzv. „vlastný pohyb“ vyvolaný ich obehom okolo centra Galaxie. Tieto vlastné pohyby spolu s meraním radiálnej rýchlosti (rýchlosti v smere zorného lúča) nám udávajú 3D-rýchlosti hviezd vo vesmíre. Najnovšie dáta z družice GAIA obsahujú 3D-polohy a vlastné pohyby pre takmer 1,5 miliardy hviezd. Úplné tzv. „6D-dáta“ (3D-poloha a 3D-rýchlosť) sú teraz k dispozícii ako súbor obsahujúci 882 miliónov hviezd. Vďaka týmto informáciám mohli astronómovia rozdeliť hviezdy obiehajúce v Mliečnej ceste do určitých skupín.

Najočakávanejšie dáta z tohto tretieho „vydania“ boli spektrá získané pre súbor 33,8 milióna hviezd predstavujúce doteraz najväčšiu spektroskopickú prehliadku s nízkym rozlíšením. Spektrá sú akési odtlačky prstov ukazujúce kľúčové charakteristiky hviezd vrátane teploty, hmotnosti a rotácie. Spektrá s vyšším rozlíšením pre desatinu týchto hviezd nám môžu  dokonca prezradiť z čoho sú zložené. Hoci hviezdy sú najmä z vodíka a hélia, obsahujú aj stopové množstvá ťažších prvkov, ktoré boli vytvorené v jadrách predchádzajúcich generácií hviezd. Práve tieto ťažšie chemické prvky prezrádzajú vek a  pôvod hviezd. GAIA demonštrovala, že hviezdy bližšie k jadru Galaxie a aj tie bližšie ku galaktickej rovine majú tendenciu zaraďovať sa k neskorším (mladším) generáciám, zatiaľ čo hviezdy v hale sú pravdepodobne staršie, zrodené v prvých miliardách rokov vesmíru. To nie je tak prekvapujúce, pretože tam, kde je viac hviezd, tak sú tieto hviezdy aj s vyššou pravdepodobnosťou viac vyvinuté. Ale niekedy majú skupiny hviezd iné chemické charakteristiky ako ich susedia. To sa týka napríklad hviezd, o ktorých sa predpokladá, že pochádzajú z menších galaxií pohltených Mliečnou cestou. Astronómovia môžu použiť takéto delenie na skupiny na odhalenie „zrážkovej“ histórie Galaxie. Predchádzajúce výskumy tejto histórie prišli po skombinovaní dát z GAII so spektroskopickými prehliadkami, takými, aké sa podnikajú v rámci Sloan Digital Sky Survey. Teraz, so svojimi vlastnými spektroskopickými dátami hviezd našej Galaxie môžu vedci presnejšie zmapovať Mliečnu cestu. Jeden z nich, Ricardo Schiavon (Liverpool John Moores University, Veľká Británia), hovorí, že jeho bezprostredný záujem je získať pomocou týchto údajov hlbší pohľad do štruktúry galaktického hala a  hrubého disku Galaxie. Chemické zloženie a dráhy týchto starých a vzdialených hviezd umožní vysvetliť ako sa sformovala Mliečna cesta. Tím misie GAIA už použil nové spektrá aj na odhalenie zloženia asteroidov v slnečnej sústave spolu s ich dráhami získanými z pozičných meraní.

Rozsiahle merania z tohto satelitu nám môžu ukázať aj časové zmeny jasnosti hviezd, ktoré vznikajú napr. zmenou ich tvaru, či veľkosti. Často sú takéto zmeny jasnosti symetrické, čo indikuje, že hviezdy pulzujú („dýchajú“) podľa zmien v ich vnútri. Príležitostne sa vyskytujú zmeny zapríčinené nestabilitami, ktoré „zametajú“ horúci hviezdny povrch ako vlny cunami. GAIA teraz napozorovala tisíce takých cunami, alebo „hviezdotrasení“, vrátane takých hviezd, kde teória predpokladá, že by sa tam nemali vyskytovať. Jeden zo spolupracovníkov projektu GAIA Conny Aerts (KU Leuven, Belgicko) patrí medzi tých, ktorí chcú vedieť prečo. „Hviezdotrasenia nás učia mnoho o hviezdach, najmä o ich vnútornej stavbe,“ hovorí Aerts. „GAIA otvára zlatú baňu pre astroseizmológiu hmotných hviezd.“ Očakáva sa, že GAIA uvoľní na zverejnenie ďalší prírastok dát ešte pred úplnou analýzou všetkých údajov napozorovaných týmto kozmickým teleskopom. Inak, družica ešte stále pozoruje, pokračuje spracúvanie snímok a každé nové uvoľnené dáta prispejú k početným štúdiám. Náš pohľad na hviezdy, našu Galaxiu a ich históriu bude v nasledujúcich rokoch pokračovať a zlepšovať naše vedomosti.

Publikované v časopise QUARK 9/2022, RNDr. Zdeněk Komárek

Text k obrázkom:

Obrázok nad článkom: Hviezdy zafarbené na červeno v tejto vizualizácii obsahujú viac ťažších chemických prvkov, sú mladšie a boli obohatené materiálom z predchádzajúcich generácií hviezd. Hviezdy zobrazené žltou a zelenou sú staršie a predstavujú skoršie generácie hviezd.
Zdroj: ESA / Gaia