Már elérhető a Tejútrendszer készülő háromdimenziós térképe

A Gaia asztrometriai űrszonda 5 éves küldetése során minden eddiginél nagyobb pontossággal több mint egymilliárd csillag helyzetét méri meg. Hetvenszer. A magyar csillagászok részvételével futó program első tizenhat hónapjának adatai már hozzáférhetők az érdeklődők számára. Szabados László csillagász írása az mta.hu-n jelent meg.

Nyilvánosságra hozták a Gaia asztrometriai űrszonda működésének első 16 hónapjában végzett mérések alapján kapott adatokat. A szonda műszerei több mint egymilliárd csillag helyzetét mérik meg minden korábbit felülmúló pontossággal, átlagosan 70 alkalommal a legalább 5 évig tartó misszió során.

Az így előálló, elképesztően nagy adathalmazból a szonda tudományos programjáért felelős konzorcium (amelyben magyar csillagászok is részt vesznek) illetékes munkacsoportjának tagjai meghatározzák a mérési programban szereplő összes égitest térbeli helyzetét és mozgását is. A Gaia mérései alapján végül kirajzolódik saját galaxisunk, a Tejútrendszer háromdimenziós térképe. A most elérhetővé vált adatok igazolják, hogy a csillagászok jogosan tekintik a Gaia küldetését a jelenlegi évtized legkiemelkedőbb űrcsillagászati projektjének.

Ősi mérési elv csillagászati léptékben

A Gaia mérései a parallaxis elvén alapulnak, ami egyáltalán nem újdonság, hiszen az emberi térlátás alapját is ez az elv adja. Az elvet a gyakorlatban is könnyen kipróbálhatjuk: előbb az egyik, majd a másik szemünket becsukva kissé eltérő háttér előtt látjuk a kinyújtott mutatóujjunkat. A két szemünk pupillájának távolságából és az ujjunk irányának mért szögelmozdulásából nagyon egyszerűen kiszámítható, hogy milyen „messzire” nyújtottuk ki az ujjunkat. Ez lényegében a háromszögelés módszere, amelyet a geodéziában hétköznapi és tudományos célokra is kiterjedten alkalmaznak.

A Tejútrendszer átmérője nagyjából 100 000 fényév, ha pedig mutatóujjunk helyett ilyen irdatlan távolságban levő csillagok távolságát szeretnénk megmérni, a két mérés helyének (ami példánkban két szemünk volt), jóval távolabbra kell lennie egymástól – és még így is elképesztően pontos mérőműszerre van szükség, hogy érzékelni tudja a szögelmozdulást.

A légkör zavaró hatása (fénytörése) kizárja az ilyen pontos méréseket, ezért a kutatók eleve Földön kívüli eszközben, űrtávcsőben kellett, hogy gondolkodjanak. Így született meg a Gaia elődje, a Hipparcos űrszonda, mely 1989 és 1993 között végzett méréseket a Föld körül keringve. A legnagyobb szögelmozdulást így az űrszonda azon két helyzete között lehetett mérni, amikor bolygónk – és vele együtt a Hipparcos – Nap körüli pályájának egymással átellenes pontjain tartózkodott.

Negyed század múltán itt Gaia, a pontosabb, érzékenyebb utód

A Hipparcos mérései alapján összeállított katalógust 1997-ben tették közzé, majd 2007-ben egy újabb változatot hoztak nyilvánosságra a teljes adattömeg újraredukálása után. Ekkor azonban már javában zajlott az újabb európai asztrometriai szonda, a Gaia előkészítése.

A mérések során itt is a Hipparcos szondánál már jól bevált eljárást alkalmazzák: ott az égitestek fénye egy sűrűn rovátkázott optikai rácson át jutott a detektor felületére, méghozzá egyidejűleg két nagyon eltérő irányból. A Gaia esetében egymással 106,5 fokos szöget zár be az a két tükör, ami az égbolt egy-egy részletét a detektor felé vetíti. Mivel a szonda ismert sebességgel egyenletesen forog, az égi források lassan átvonulnak a detektor előtt. Ez utóbbi egy 104 cm x 42 cm felületű, 106 CCD-ből álló chip, az ehhez kapcsolt számítógép rögzíti minden egyes égitest áthaladását (időpont, fényesség és helyzet). A CCD-kamerarendszer több mint egymilliárd pixelt tartalmaz, és ez az eddigi legnagyobb, űrtávcsőhöz csatlakoztatott kamera. Tekintve, hogy a Gaia forgástengelyének iránya nem állandó, hanem ún. precessziót végez (mint egy búgócsiga a pörgése során), a detektorral az egész eget végig lehet pásztázni, és egy vizsgált égterület újramérésekor a korábbitól eltérő irányú égi régió kerül a látómezőbe. Így gyakorlatilag minden csillag helyzete összehasonlítható minden más csillagéval. De a pontosságon kívül a Gaia másban is felülmúlja negyed századdal korábbi elődjét.

Míg a Hipparcos által észlelt leghalványabb csillagok 12 magnitúdósak (a szabad szemmel látható leghalványabb csillagoknál kb. 250-szer gyengébb fényességűek) voltak, és ilyen halvány csillagok csak kivételes esetben kerültek be a Hipparcos programjába, a Gaia minden égi pontforrást (csillagot, naprendszerbeli kisbolygót, kozmológiai távolságban levő kvazárt) észlel 20,7 magnitúdós fényességhatárig, azaz több ezerszer halványabbnak látszó égitestek észlelésére képes, mint a Hipparcos.

A szögmérési pontossága a Hipparcosra jellemző ezred ívmásodperc helyett a legfényesebb 25 millió csillagra 10-20 milliomod ívmásodperc, a halványabbakra pedig 300 milliomod ívmásodperc, azaz ebben a tekintetben is 1-2 nagyságrend a javulás. Lényeges előrelépés az is, hogy a Gaia a mérései során olyan színképet is készít a látómezején áthaladó égitestekről, amelyek alapján meg lehet határozni a színképvonalak hullámhosszának Doppler-eltolódását, ebből pedig az észlelt égitest látóirányú sebességét. Az 5 évig tartó mérési időszak alatt jól kirajzolódik minden vizsgált csillag parallaktikus elmozdulása, amelynek alapján a pontos távolsága is kiszámítható. A távolság és a két koordinátaérték megadja a szóban forgó objektum helyét, a sajátmozgás két mérhető komponense és a látóirányú sebesség pedig a térbeli mozgás irányát. Ezek alapján készül majd el a Gaia misszió végén a Tejútrendszer háromdimenziós dinamikus térképe, melynek első részletét most tették közzé.

Magyar csillagászok a program mögött

A Gaia űrszonda tudományos programjának kidolgozásában magyar csillagászok is – főként az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet munkatársai – az adatfeldolgozó konzorcium megalakulása óta részt vettek. Munkájukat 2009 és 2014 között az ESA PECS programja támogatta. Fő feladatuk a fényességadatok elemzése és olyan szoftverek készítése, amelyekkel minél több, a pulzáló változócsillagokra vonatkozó információt ki lehet nyerni az egyes csillagokra kapott észlelési adatokból. Az időbeli mintavételezést ugyanis érthető módon az asztrometria minél pontosabbá tétele motiválta, miközben a változócsillagok kutatásának szempontjai háttérbe szorultak. Az intézet munkatársai ugyancsak részt vesznek a tranziens fényváltozások riasztás utáni követésében a Piszkéstetői Obszervatórium távcsöveivel.

A teljes cikk az alábbi linken tekinthető meg:

http://mta.hu/tudomany_hirei/mar-elerheto-a-tejutrendszer-keszulo-haromdimenzios-terkepe-106850

 További információ:

Szabados László, MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont

Telefon: +36 1 391 9364

Email: szabados@konkoly.hu

• Kapcsolódó hozzászólások
• Könyvjelző
• Címkék