ב- 19 בדצמבר 2013, סוכנות החלל האירופית (ESA) גאיה החללית התרחבה לחלל עם אחת המשימות השאפתניות ביותר אי פעם. במהלך המשימה המתוכננת שלו ל -5 שנים (שהורחבה לאחרונה), מצפה החלל הזה ימפה למעלה ממיליארד כוכבים, כוכבי לכת, כוכבי כוכב שביט, אסטרואידים וקוואזרים במטרה ליצור את הקטלוג התלת-ממדי הגדול והמדויק ביותר של שביל החלב אי פעם נוצר.
המהדורה הראשונה של גאיה הנתונים, שהתרחשו בספטמבר 2016, הכילו מרחקים ותנועות של יותר משני מיליון כוכבים. אך שחרור הנתונים השני, שהתרחש ב- 25 באפריל 2018, מרשים עוד יותר. בשחרור כלולים העמדות, מחווני המרחק והתנועות של יותר ממיליארד כוכבים, אסטרואידים בתוך מערכת השמש שלנו, ואפילו כוכבים מעבר לשביל החלב.
בעוד ששחרור הנתונים הראשון התבסס על תצפיות בשווי של קצת יותר משנה, שחרור הנתונים החדש משתרע על פני כ -22 חודשים - שנמשך בין 25 ביולי 2014 ועד 23 במאי 2016. ניתוח ראשוני של נתונים אלה גילה קנס מפרטת על 1.7 מיליארד כוכבים בנתיב החלב וכיצד הם נעים, וזה חיוני להבנת ההתפתחות של הגלקסיה שלנו לאורך זמן.
כפי שהסביר גונטר הסינגר, מנהל ESA של המדע, בהודעה לעיתונות האחרונה של ESA:
“התצפיות שנאספו על ידי גאיה מגדירות מחדש את יסודות האסטרונומיה. גאיה היא משימה שאפתנית המסתמכת על שיתוף פעולה אנושי ענק כדי להבין מהו כמות גדולה של נתונים מורכבים במיוחד. הוא מדגים את הצורך בפרויקטים ארוכי טווח כדי להבטיח התקדמות במדעי החלל והטכנולוגיה וליישם משימות מדעיות נועזות עוד יותר של העשורים הבאים.“
הדיוק של גאיההמכשירים מאפשרים מדידות מדויקות עד כדי כך שניתן היה להפריד את פרלקס הכוכבים - השינוי לכאורה הנגרם על ידי מסלול כדור הארץ סביב השמש - מתנועותיהם דרך הגלקסיה. מבין 1.7 מיליארד הכוכבים שקוטלגו, נמדדו ונרשמו הפרלקס והמהירות (המכונה תנועה נאותה) של יותר מ- 1.3 מיליארד.
עבור כ -10% מאלו, מדידות הפרלקס היו כה מדויקות עד כי אסטרונומים יכולים להעריך ישירות מרחקים לכוכבים הבודדים. כפי שהסביר אנתוני בראון מאוניברסיטת ליידן, שהוא גם יו"ר המועצה המנהלת של קונסורציום עיבוד וניתוח של גאיה:
“שחרור הנתונים השני של גאיה מייצג קפיצת מדרגה עצומה ביחס ל- ESA‘s לווין היפרקוס, גאיה‘קודמו ושליחות החלל הראשונה לאסטרומטריה, אשר סקרו לפני כשלושים שנה כ -118,000 כוכבים… המספר העצום של הכוכבים בלבד, עם עמדותיהם ותנועותיהם, יהפכו את גאיה‘הקטלוג החדש שלה כבר די מדהים. אבל יש עוד: הקטלוג המדעי הייחודי הזה כולל סוגים רבים אחרים של נתונים, עם מידע על תכונות הכוכבים ושאר האובייקטים השמימיים, מה שהופך את המהדורה הזו למעט יוצאת דופן.“
בנוסף לתנועות הכוכבים הנכונות, הקטלוג מספק מידע על מגוון רחב של נושאים שיעניינו את האסטרונומים והאסטרופיזיקאים. אלה כוללים מדידות בהירות וצבעים של כמעט כל 1.7 מיליארד הכוכבים שקוטלגו, כמו גם מידע על האופן בו הבהירות והצבע משתנים במשך חצי מיליון כוכבים משתנים לאורך זמן.
הוא מכיל גם את המהירויות לאורך קו הראייה של שבעה מיליון כוכבים, טמפרטורות פני השטח של כמאה מיליון, והשפעת האבק הבין-כוכבי על 87 מיליון. נתוני גאיה מכילים גם מידע על עצמים במערכת השמש שלנו, הכולל עמדות של 14,000 אסטרואידים ידועים (שיאפשרו קביעה מדויקת של מסלוליהם).
מעבר לשביל החלב, גאיה השיגו מדידות מדויקות יותר של עמדותיהם של חצי מיליון קוואזרים רחוקים - גלקסיות בהירות הפולטות כמויות אדירות של אנרגיה עקב נוכחותו של חור שחור סופר-מסיבי במרכזם. בעבר שימשו קוואזרים כמסגרת התייחסות לקואורדינטות השמימיות של כל העצמים שנמצאים באזור גאיה קטלוג מבוסס על גלי רדיו.
עם זאת, מידע זה יהיה זמין כעת באורך גל אופטי לראשונה. זה והתפתחויות אחרות שהתאפשרו על ידי גאיה, יכול לחולל מהפכה כיצד אנו חוקרים את הגלקסיה שלנו ואת היקום. כפי שאנטונלה וולנארי, מהאיסטיטוטו נאציונלה די אסטרופיסיקה (INAF), המצפה האסטרונומי של פדובה, איטליה, וסגן יו"ר הוועד המנהל של הקונסורציום לעיבוד נתונים, הצביעו על כך:
“הנתונים החדשים של גאיה כל כך חזקים שתוצאות מלהיבות פשוט קופצות עלינו. לדוגמה, בנינו את דיאגרמת הרטספרונג-ראסל המפורטת ביותר של הכוכבים שנעשו אי פעם בשמיים המלאים ואנחנו כבר יכולים לאתר כמה טרנדים מעניינים. זה מרגיש שאנחנו חונכים עידן חדש של הארכיאולוגיה הגלקטית.“
דיאגרמת הרצספרונג-ראסל, הקרויה על שם שני האסטרונומים שהמציאו אותה בראשית המאה העשרים, היא בסיסית לחקר אוכלוסיות הכוכבים והתפתחותם. בהתבסס על ארבעה מיליון כוכבים שנבחרו מהקטלוג (שכולם נמשכים חמשת אלפי שנות אור מהשמש), הצליחו המדענים לחשוף פרטים נאים רבים אודות כוכבים מעבר למערכת השמש שלנו בפעם הראשונה.
יחד עם מדידות מהירותם, דיאגרמת הגאיה הרצפסונג-ראסל מאפשרת לאסטרונומים להבחין בין אוכלוסיות כוכבים בני גילאים שונים, ממוקמים באזורים שונים של שביל החלב (כלומר הדיסק וההילה), וזה שנוצר באזורים שונים דרכים. אלה כוללים כוכבים נעים במהירות שנחשבו בעבר שייכים להילה, אך הם למעשה חלק משתי אוכלוסיות מהממות.
"גאיה תקדם מאוד את הבנתנו את היקום בכל המידות הקוסמיות", אמר טימו פרוסטי, מדען פרויקט גאיה ב- ESA. "אפילו בשכונת השמש, שהיא האזור שחשבנו שהבנו הכי טוב, גאיה חושפת תכונות חדשות ומרתקות."
למשל, עבור קבוצת משנה של כוכבים שנמצאים בתוך אלפי שנות אור מהשמש, גאיה מדדו את המהירות שלהם בכל שלושת הממדים. מכאן נקבע כי הם עוקבים אחר דפוס דומה לכוכבים המקיפים את הגלקסיה במהירויות דומות. הגורם לדפוסים אלה יהיה נושא המחקר העתידי, מכיוון שלא ברור אם היא נגרמת על ידי הגלקסיה שלנו עצמה או כתוצאה מאינטראקציות עם גלקסיות קטנות יותר שהתמזגו איתנו בעבר.
אחרון חביב, גאיה נתונים ישמשו למידע נוסף על מסלוליהם של 75 אשכולות כדוריים ו 12 גלקסיות ננסיות הסובבות את שביל החלב. מידע זה ישפוך אור נוסף על התפתחות הגלקסיה שלנו, כוחות הכבידה המשפיעים עליה ועל התפקיד שמילא החומר האפל. כפי שניסח זאת פרד ג'נסן, מנהל המשימה של גאיה ב- ESA:
“גאיה היא אסטרונומיה במיטבה. מדענים יהיו עסוקים בנתונים אלה במשך שנים רבות, ואנחנו מוכנים להיות מופתעים מהמפולת התגליות שתפתח את סודות הגלקסיה שלנו.“
המהדורה השלישית של גאיה הנתונים אמורים להתקיים בסוף 2020, כאשר הקטלוג הסופי יפורסם בשנות העשרים. בינתיים, כבר אושרה הרחבה לקבוצה גאיה המשימה שתישאר כעת בפעולה עד סוף 2020 (שתאושר בסוף השנה). סדרה של מאמרים מדעיים המתארים את מה שנלמד מהמהדורה האחרונה הזו תופיע גם בגיליון מיוחד של אסטרונומיה ואסטרופיסיקה.
החל מהתפתחות הכוכבים להתפתחות הגלקסיה שלנו, השנייה גאיה שחרור נתונים כבר מוכיח כמי שמרוויח אסטרונומים ואסטרופיסיקאים. גם לאחר סיום המשימה, אנו יכולים לצפות שמדענים ימשיכו לנתח את הנתונים וללמוד הרבה יותר אודות המבנה והתפתחות היקום שלנו.
