Det europeiske romoppdraget vil belyse skjulte asteroider, utvidelsen av universet og eksoplaneter.
Gaia-romteleskopet, som ble lansert i slutten av 2013 av European Space Agency (ESA), overleverer sitt første kart over Melkeveien 14. september. Katalogen viser plasseringen til 2 057 050 stjerner og andre objekter i 3D, og beskriver hvordan denne plasseringen har endret seg de siste 20 årene. Over tid vil kartet inneholde en milliard objekter, og bli 1000 ganger mer omfattende og minst 10 ganger mer nøyaktig enn noe som er samlet før.
Utgivelsen av kartet vil bli ledsaget av publisering av 19 vitenskapelige artikler av astronomene fra "Gaia", som allerede er kjent med teleskopdataene. Uavhengige lag gjør seg bare klare til å ta en titt på dem. Astronom Lennart Lindegren fra Sveriges Lundobservatorium, som har vært drivkraften bak Project Gaia siden det ble kunngjort i 1993, forventer at forskere vil skrive cirka 100 artikler innen uker etter katalogens utkast til utgivelse.
Noen organisasjoner forbereder arrangementer som kalles "Gay Hack" og "Gay Sprint", der forskere vil arbeide samlet for å forstå hvordan de best kan bruke manna som plutselig har falt på dem. "Gaia vil revolusjonere kunnskapen vår om stjernene og galaksen," sier astronomen fra New York University David Hogg, som leder en del av arbeidet. Så hvilke oppdagelser kunne Gaia gjøre?
Arkeologi av melkeveien
Et tredimensjonalt bilde av Melkeveien i bevegelse vil vise hvordan stjernene beveger seg under påvirkning av dens samlede tyngdekraft. Dette vil utvide kunnskapen om Galaxy-strukturen, inkludert de delene av den som ikke kan sees direkte fra Jorden, for eksempel "broer" - to striper som strekker seg direkte fra det galaktiske sentrum og fester det til spiralarmene.
Forskere vil kunne identifisere "anomale" klynger av stjerner som beveger seg sammen med høy hastighet. Det antas at de er rester av sammenslåinger med mindre galakser, sier astronom Michael Perryman, som underviser ved University College Dublin og tidligere var seniorforsker ved ESA på Gaia-programmet. Dette detaljerte kartet, kombinert med tilgjengelig informasjon om faktorer som farger, temperatur og kjemisk sammensetning av stjerner, vil tillate forskere å gjenskape arkeologien til galaksen, og beskriver hvordan den kom til sin nåværende tilstand de siste 13 milliarder årene. "I løpet av arbeidet vil Gaia ha betydelig innflytelse på vår forståelse av Melkeveiens struktur og dens utvikling," sier Monica Valluri, en astronom fra University of Michigan.
Salgsfremmende video:
Hvor er den mørke saken om Melkeveien?
Detaljert informasjon om banen til stjerner i galaksen vil vise fordelingen av ikke bare synlig, men også mørk materie, som utgjør hoveddelen av massen til de fleste galakser. Og dette vil igjen bidra til å forstå hva mørk materie er.
Gaia kan også teste noen eksotiske teorier. Standard teori om mørk materie forutsier at galakas gravitasjonsfelt er sfærisk symmetrisk nær det galaktiske sentrum, men strekker seg deretter ut som en fotball, sier Valluri. Imidlertid antyder en alternativ teori kalt MOND (Modified Newtonian Dynamics) at dette feltet er mer som en pannekake i form. Ved å analysere stjernenes hastighet, som avhenger av gravitasjonsfeltet, vil "Gaia" kunne sjekke hvilken av teoriene som er riktig.
Teleskopdata kan til og med støtte teorien om at mørk materie drepte dinosaurene. Hvis mørk materie er konsentrert i en relativt tynn mørk skive nær det galaktiske planet, sier denne dristige teorien, kan det føre til en asteroide-krasj som forårsaker masseutryddelser når solsystemet med jevne mellomrom krysser denne disken.
Omstridte avstander til stjerner
Nøyaktig måling av avstandene fra bestemte stjerner til sola vil tillate astrofysikere å avgrense modellene for den evolusjonære utviklingen av stjerner. Fakta er at nåværende teorier hovedsakelig er avhengige av avstandsestimater for å forstå hvordan en stjerners lysstyrke endrer seg over tid.
For det første vil forskere ønsker å utforske den åpne stjerneklyngen i stjernebildet Taurus of the Pleiades. I følge observasjoner, inkludert med Hubble-romteleskopet, ligger denne klyngen omtrent 135 parsecs fra oss (dette er 440 lysår). Men resultatene, basert på data fra den europeiske høye presisjon parallakssamlingssatellitten HIPPARCOS, som ble samlet inn før lanseringen av Gaea, antyder at Pleiadene bare er 120 parsecs borte fra oss.
Noen hevder at dette avviket stiller tvil om nøyaktigheten til HIPPARCOS. Gaia-teleskopet bruker en lignende, men forbedret metode, og så astronomer vil følge nøye med på observasjonene. "Jeg tror Gaia sikkert vil tilbakevise HIPPARCOS-resultatene," sa David Soderblom, som jobber ved Baltimore Space Research Institute og er forfatteren av Hubble-forskningen.
Tusenvis av nye ord
Astronomer har oppdaget tusenvis av planeter som går i bane rundt andre stjerner, i de fleste tilfeller registrerer små dypper i stjernenes lysstyrke når en planet går foran dem. Gaia vil oppdage planeter på en annen måte: ved å måle de svake svingningene i stjernenes plassering, som er forårsaket av planetens tyngdekraft.
"Du kan satse på at dette oppdraget vil åpne for tusenvis av nye verdener," sier astronom ved Yale University Gregory Laughlin (Gregory Laughlin).
Gaia-søkemetoden er best egnet for å oppdage store planeter i relativt store baner, sa Alessandro Sozzetti, forsker ved Torino Astrophysical Laboratory i Italia, som jobber for Gaia-prosjektet. I motsetning til den første metoden, vil Gaia direkte måle planetenes masse. Hvis alt ordner seg, vil det være en fantastisk retur til teknikken med mange falske starter.
Men å oppdage planeter på denne måten vil ta flere års observasjon, med en foreløpig gjennomgang forventet tidligst i 2018, sier Sozetti.
Hvor raskt utvider universet seg
Mens Gaia først og fremst vil utforske Melkeveien, vil det ha innvirkning på utforskningen av hele det observerbare universet.
Metoden for direkte måling av avstander "Gaia" fungerer bare i forhold til objekter i vår Galaxy og dets nærmeste miljø. For å bestemme avstanden til fjerne galakser venter astronomer vanligvis på supernova-eksplosjoner fra type Ia. Lysstyrken til en slik supernova indikerer hvor langt unna den tilsvarende galaksen er. Slike pekere, eller "standardlys", er hovedverktøyet for å bestemme universets ekspansjonshastighet. Målingene har ført til at astronomer antar at en mystisk "mørk energi" akselererer denne utvidelsen.
Men for å bruke supernovaer som pekere, må astronomer sammenligne dem med andre typer standardlys i vår galakse. "Gaia" vil i nær fremtid måle avstander opptil tusenvis av slike stjerner med høy nøyaktighet. Over tid vil slike målinger tillate kosmologer å avgrense kartene sine over universet, og muligens også løse noen motsetninger i vurderingen av ekspansjonshastigheten.
H evidimaya asteroide trussel
Ved kontinuerlig å skanne himmelen, vil Gaia også oppdage ting mye nærmere Jorden. Til syvende og sist kunne den oppdage anslagsvis 350 000 asteroider i solsystemet og oppdage hundrevis av nye asteroider, sier Paolo Tanga, en astronom fra Gaia-programmet ved Nice-observatoriet i Frankrike. Blant dem vil være gjenstander nær jord, hvis bane vil ta dem til en avstand på omtrent 200 millioner kilometer fra jorden.
Etter å ha oppdaget slike gjenstander nær jorda, vil "Gaia" varsle laboratorier, som deretter kan bruke bakkebaserte teleskoper for å bestemme hvor farlige de er. Med en fordelaktig posisjon i det ytre rom, vil "Gaia" skanne nesten hele himmelen og oppdage gjenstander som på bestemte tider er veldig nær solen, noe som gjør dem umulige å observere fra Jorden, sier Anthony Brown, en astronom ved Leiden-observatoriet i Nederland. Brown, som leder databehandlingsteamet med Gay. "Vi vil være i stand til å observere dem i områder som vanligvis er utilgjengelige fra Jorden på samme tid," sier han.
Ved å observere hvordan bestemte asteroider går i bane rundt solen i flere år, vil Gaia kunne utføre sofistikerte tyngdekontroller fra Einsteins teori om generell relativitet.
