Διαθέσιμος ο μεγαλύτερος χημικός χάρτης του γαλαξία μας

Η αποστολή Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA) έκανε διαθέσιμο έναν νέο θησαυρό δεδομένων σχετικά με τον γαλαξία μας, τα οποία περιλαμβάνουν αστρικό “DNA”, ασύμμετρες κινήσεις, περίεργους «σεισμούς» και άλλα συναρπαστικά στοιχεία.

Η αποστολή Gaia της ESA έχει ως σκοπό να δημιουργήσει τον πιο ακριβή και πλήρη, πολυδιάστατο χάρτη του Γαλαξία μας. Αυτό θα βοηθήσει τους αστρονόμους να ανακατασκευάσουν τη δομή και την επί δισεκατομμύρια έτη εξέλιξη του Γαλαξία, και να κατανοήσουν καλύτερα τον κύκλο ζωής των αστεριών, όπως και τη θέση μας στο Σύμπαν.

Η ομάδα της Gaia UK (University of Cambridge, University College London, University of Edinburgh, University of Leicester και University of Bristol) έχει παίξει ουσιαστικό ρόλο σε αυτή την -πιο λεπτομερή έως σήμερα- χαρτογράφηση του Γαλαξία, παρέχοντας τα φωτομετρικά και φασματοσκοπικά δεδομένα.

Τι είναι νέο στο πακέτο δεδομένων “Data Release 3” του Gaia?

Το Data Release 3 του Gaia (Gaia DR3) περιέχει νέες και βελτιωμένες λεπτομέρειες για σχεδόν δύο δισεκατομμύρια αστέρια του Γαλαξία. Ο κατάλογος περιλαμβάνει νέες πληροφορίες, όπως χημικές συνθέσεις, αστρικές θερμοκρασίες, χρώματα, μάζες, ηλικίες και ακτινικές ταχύτητες (οι ταχύτητες με τις οποίες κινούνται προς ή μακριά από εμάς τα αστέρια).

Μεγάλο μέρος των πληροφοριών στηρίζεται σε  δεδομένα φασματοσκοπίας (μια τεχνική που αναλύει το φως των αστέρων στα μήκη κύματος που το απαρτίζουν) που πρόσφατα δόθηκαν στη δημοσιότητα. Τα δεδομένα περιλαμβάνουν επίσης ειδικά υποσύνολα αστέρων, όπως οι μεταβλητοί (αυτοί, των οποίων η λαμπρότητα μετβάλλεται με την πάροδο του χρόνου).

Νέα επίσης τμήματα αυτού του συνόλου δεδομένων, αποτελούν ένας κατάλογος -ο μεγαλύτερος έως τώρα- διπλών αστέρων, χιλιάδες αντικειμένα του Ηλιακού Συστήματος όπως αστεροειδείς και φεγγάρια πλανητών, καθώς και εκατομμύρια γαλαξίες και κβάζαρ έξω από τον Γαλαξία μας.

Αυτή η έκδοση αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στη δημιουργία μιας λεπτομερούς απογραφής του Γαλαξία μας, χαρακτηρίζοντας πλήρως ένα σημαντικό δείγμα των αστρικών συστατικών του», δήλωσε ο Dr Nic Walton από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Cambridge και μέλος της Επιστημονικής Ομάδας Gaia της ESA. «Παρόμοια με το έργο “100.000 γονιδιωμάτων” στη βιολογία, είμαστε τώρα σε θέση να κατηγοριοποιήσουμε εκατοντάδες εκατομμύρια αστέρια, κάτι που μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε με ακρίβεια τους κύκλους ζωής από τη γέννηση έως το θάνατο τους, καθώς και την απίστευτη ιστορία και το μέλλον του Γαλαξία μας.»

Το DNA των αστεριών

Η σύνθεση των αστεριών μπορεί να μας δείξει από πού προέρχονται και πού βρίσκονταν, επομένως μπορεί να ξεδιπλώσει την ιστορία του Γαλαξία. Με αυτήν την διάθεση δεδομένων, η Gaia αποκαλύπτει τον μεγαλύτερο χημικό χάρτη του γαλαξία σε συνδυασμό με τις τρισδιάστατες κινήσεις, από την γειτονιά του Ηλιακού μας Συστήματος έως τους μικρότερους γαλαξίες που περιβάλλουν τον δικό μας.

Κάποια αστέρια περιέχουν πιο βαριά στοιχεία από άλλα. Κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης, σχηματίστηκαν μόνο ελαφρά στοιχεία – υδρογόνο και ήλιο. Όλα τα άλλα βαρύτερα στοιχεία (τα οποία οι αστρονόμοι αποκαλούν μέταλλα) έχουν παραχθεί μέσα σε αστέρια. Όταν αυτά τα αστέρια πεθαίνουν, απελευθερώνουν τα μέταλλα που δημιούργησαν στο μεσοαστρικό υλικό, το αέριο και τη σκόνη, δηλαδή, που βρίσκονται στο διάστημα μεταξύ των αστεριών, ​​από το οποίο σχηματίζονται νέα αστέρια. Έτσι, ο σχηματισμός και ο θάνατος αστεριών οδηγεί σε ένα περιβάλλον που είναι πλουσιότερο σε μέταλλα. Η χημική σύνθεση ενός αστεριού είναι σαν το “DNA” του, καθώς μας δίνει κρίσιμες πληροφορίες για την προέλευσή του.

Με το Gaia, βλέπουμε ότι ορισμένα αστέρια στον γαλαξία μας είναι φτιαγμένα από αρχέγονο υλικό, ενώ άλλα -όπως ο Ήλιος μας- αποτελούνται από ύλη που έχει εμπλουτιστεί από προηγούμενες γενιές αστεριών. Τα αστέρια που βρίσκονται πιο κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας είναι πλουσιότερα σε μέταλλα από αυτά σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Το Gaia ανακάλυψε επίσης αστέρια που -βάσει της χημικής τους σύνθεσης- αρχικά προέρχονταν από διαφορετικούς γαλαξίες από τον δικό μας.

«Όσο περισσότερα αστέρια είναι αυτά για τα οποία γνωρίζουμε τη χημεία τους, τόσο καλύτερα μπορούμε να κατανοήσουμε τον γαλαξία μας στο σύνολό του», δήλωσε ο Dr George Seabroke από το UCL Mullard Space Science Laboratory. «Ο χημικός κατάλογος του Gaia των έξι εκατομμυρίων αστέρων είναι δέκα φορές μεγαλύτερος από τους όλους τους προηγούμενους καταλόγους που δημιουργήθηκαν από επίγεια μέσα, επομένως αυτό είναι επαναστατικό. Τα δεδομένα που δημοσιοποιεί η Gaia μας λένε το πού βρίσκονταν τα αστέρια και το πώς κινούνται. Τώρα -με το πρόσφατο σετ- ξέρουμε επίσης για πολλά από αυτά και από τι αποτελούνται.»

Αστεροσεισμοί, διπλοί αστέρες, αστεροειδείς, κβάζαρ και ακόμα περισσότερα

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν επίσης ειδικά υποσύνολα, όπως μεταβλητούς αστέρες (αυτούς των οποίων η λαμπρότητα μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου). Εκτός από τις χημικές συνθέσεις και τις ακτινικές ταχύτητες, ο κατάλογος περιλαμβάνει νέες πληροφορίες σχετικά με τις αστρικές ηλικίες, τις μάζες, τις θερμοκρασίες και τα χρώματα.

Ως μέρος του DR3, θα διατεθούν στην αστρονομική κοινότητα φάσματα χαμηλής ανάλυσης για περίπου 220 εκατομμύρια πηγές.

«Αποτελεί τον μεγαλύτερο και πιο ομοιογενή κατάλογο φασμάτων που έχει ποτέ δημοσιευτεί», λέει η Francesca De Angeli από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Cambridge. «Είναι σαν ένα αστρικό δοχείο με χρυσό στο τέλος του ουράνιου τόξου!»

Μία από τις πιο εκπληκτικές ανακαλύψεις που προκύπτουν από τα νέα δεδομένα είναι ότι το Gaia μπορεί να ανιχνεύσει αστρικούς σεισμούς (μικροσκοπικές κινήσεις στην επιφάνεια ενός άστρου) οι οποίοι μεταβάλλουν το σχήμα των αστεριών, παρατηρήσεις τις οποίες δεν αφορούσε ο αρχικός σχεδιασμός της διαστημοσυσκευής.

Tο Gaia είχε ήδη ανιχνεύσει ακτινικές ταλαντώσεις που προκαλούν περιοδικές διογκώσεις και συρρικνώσεις των αστέρων, διατηρώντας όμως (εφόσον είναι ακτινικές) το σφαιρικό τους σχήμα. Τώρα όμως έχει εντοπίσει και άλλες δονήσεις, οι οποίες μοιάζουν πιο πολύ με τσουνάμι μεγάλης κλίμακας. Αυτές οι μη ακτινικές ταλαντώσεις αλλάζουν το συνολικό σχήμα ενός αστεριού και επομένως είναι πιο δύσκολο να ανιχνευθούν.

Οι σχετικές επιστημονικές εργασίες που δημοσιεύονται σήμερα, αντικατοπτρίζουν το εύρος και το βάθος των δυνατοτήτων που έχει το Gaia για ανακαλύψεις. Ένας νέος κατάλογος διπλών αστέρων περιέχει στοιχεία για την μάζα και την εξέλιξη περισσότερων από 800 χιλιάδων διπλών συστημάτων, ενώ μια νέα χαρτογράφηση αστεροειδών που περιλαμβάνει 156.000 βραχώδη σώματα ρίχνει μια πιο βαθιά ματιά στην προέλευση του του Ηλιακού μας Συστήματος. Το Gaia αποκαλύπτει επίσης πληροφορίες για 10 εκατομμύρια μεταβλητούς αστέρες, για μυστηριώδη μακρομόρια μεταξύ των άστρων, καθώς και για κβάζαρ και γαλαξίες που βρίσκονται πέρα ​​από τη δική μας κοσμική γειτονιά.

«Σε αντίθεση με άλλες αποστολές που στοχεύουν συγκεκριμένα αντικείμενα, το Gaia εκτελεί μια αποστολή χαρτογράφησης», δηλώνει ο Δρ Timo Prusti, επιστήμονας της ESA επάνω στο πρότζεκτ Gaia. «Αυτό σημαίνει ότι καθώς χαρτογραφεί ολόκληρο τον ουρανό των δισεκατομμυρίων αστέρων κανά και ξανά, είναι βέβαιο ότι θα κάνει ανακαλύψεις που άλλες πιο στοχευμένες αποστολές θα έχαναν. Αυτό είναι ένα από τα δυνατά του σημεία και ανυπομονούμε να δούμε την αστρονομική κοινότητα να κάνει χρήση των δεδομένων μας για βρει ακόμη περισσότερα, από όσα θα μπορούσαμε ποτέ να φανταστούμε, για τον γαλαξία μας και το περιβάλλον του».

Μια σειρά από επιστημονικές εργασίες που περιγράφουν τα δεδομένα και τη διαδικασία επιβεβαίωσης της ακρίβειας αυτών, θα δημοσιευτούν σε ειδικό τεύχος του περιοδικού Astronomy & Astrophysics.

Πηγή:
https://www.cam.ac.uk/