Euroopan avaruusjärjestön Linnunradan kartoittaja Gaia on
saanut päätökseen tehtävänsä taivaantarkkailuvaiheen. Se on tehnyt yli kolme biljoonaa
(3×1012) havaintoa noin kahdesta miljardista (2×109) tähdestä
ja muusta kohteesta viime vuosikymmenen aikana ja mullistanut näkemyksen
kotigalaksistamme ja sen kosmisesta naapurustosta.
|
Taustalla on uusi taiteilijajäljennös Linnunradasta, sen
edessä Gaia-avaruusteleskoopista ja etualalla ympyrään kirjoitetut numerot viittaavat
Gaian tekemiin havaintoihin: 3 biljoonaa havaintoa, 2 miljardia tähteä ja muuta
havaittua kohdetta, 938 miljoonaa kameran pikseliä aluksella, 15 300
avaruusaluksen "piruettia", 55 kilogrammaa kylmää typpikaasua
kulutettu, 3827 päivää tieteellisissä operaatioissa, 50 000 tuntia maa-asemalla
käytettyä aikaa, 500 teratavua dataa julkaisu 4 (5,5 vuoden havainnot), 142
teratavua alaspäin lähetettyä dataa (pakattuna), 2,8 miljoonaa avaruusalukselle
lähetettyä komentoa, 13 000 referoitua tieteellistä julkaisua toistaiseksi, 580
miljoonaa käyttökertaa Gaia-luettelossa toistaiseksi. Kuva ESA/Gaia/DPAC, Milky
Way impression by Stefan Payne-Wardenaar.
|
Gaian lähtö oli 19. joulukuuta 2013, joten sen ajoainesäiliö
alkaa olla lähes tyhjä - se käytti noin 12 grammaa kylmää kaasua päivässä
pitääkseen sen pyörimässä täsmällisesti. Tehtävä ei kuitenkaan ole vielä
läheskään lopussa. Tulevina viikkoina on tarkoitus tehdä teknologiatestejä ennen
kuin Gaia siirretään Aurinkoa kiertävälle radalle. Gaian kokoaman tiedon
perusteella on suunnitteilla kaksi massiivista tiedonjulkaisua, DR 4 noin
vuonna 2026 ja DR 5 tämän vuosikymmenen lopussa.
"Tänään tieteelliset havainnot päättyvät, ja
juhlimme tätä uskomatonta tehtävää, joka on ylittänyt kaikki odotuksemme ja
kestänyt lähes kaksi kertaa niin kauan kuin alun perin oli suunniteltu",
sanoo ESAn tiedejohtaja Carole Mundell.
"Gaian
keräämä tietovarasto on antanut meille ainutlaatuisia tietoja
Linnunratagalaksimme alkuperästä ja kehityksestä, ja se on myös muuttanut
astrofysiikkaa ja aurinkokuntatiedettä tavoilla, joita emme ole vielä täysin
ymmärtäneet. Gaia perustuu ainutlaatuiseen eurooppalaiseen
huippuosaamiseen astrometriassa, ja se jättää tuleville sukupolville
pitkäaikaisen perinnön."
"Gaia on kerännyt tieteellistä tietoa 11 vuotta
avaruudessa ja selvinnyt matkan varrella mikrometeoriittitörmäyksistä ja
aurinkomyrskyistä. Nyt kaikki katseet kohdistuvat seuraavien tietojen
julkaisemisen valmisteluun", sanoo Gaia-projektin tutkija Johannes
Sahlmann. "Olen innoissani tämän uskomattoman tehtävän
suorituskyvystä ja innoissani meitä odottavista löydöistä."
Paras kartta Linnunradasta
Gaia on kartoittanut tähtien sijainteja, etäisyyksiä,
liikkeitä, kirkkauden muutoksia, koostumusta ja lukuisia muita ominaisuuksia
tarkkailemalla niitä kolmella instrumentillaan useita kertoja tehtävänsä
aikana.
Näin on pystytty mallintamaan suurin ja tarkin kartta Linnunradasta ja näyttämään meille
kotigalaksimme samalla tavalla, jollaista mikään muu tehtävä ei ole aiemmin
tehnyt. Näin meillä on nyt myös paras rekonstruoitu kuva siitä, miltä
galaksimme voisi näyttää ulkopuolisen tarkkailijan silmin. Tämä uusi
taiteilijavaikutelma Linnunradasta sisältää Gaia-tiedot, jotka on saatu
lukuisista viime vuosikymmenen aikana tehdyistä tutkimuksista.
|
Mallikuva siitä, miltä kotigalaksimme, Linnunrata, voisi
näyttää galaksin kiekon yläpuolelta katsottuna, kun sen kierteet ovat näkyvissä.
Galaksin keskellä oleva pullistuma loistaa sumean soikeana (sauvana).
Keskuspullistumasta alkaen useat spiraalivarret kiertyvät ulospäin muodostaen
täydellisen ympyränmuotoisen spiraalin. Kuva ESA/Gaia/DPAC, Stefan
Payne-Wardenaar.
|
"Se sisältää suuria muutoksia aiempiin malleihin
verrattuna, sillä Gaia on muuttanut käsitystämme Linnunradasta. Jopa
perusajatuksia on tarkistettu, kuten galaksimme keskipalkin pyörimistä, kiekon
poimuuntumista, spiraalihaarojen yksityiskohtaista rakennetta ja tähtienvälistä
pölyä Auringon lähellä", sanoo Stefan Payne-Wardenaar, Saksan Haus der Astronomien ja IAU:n koulutuksen tähtitieteen
toimiston tieteellinen visualisoija. "Silti Linnunradan
kaukaisimmat osat ovat edelleen vain valistuneita arvauksia, jotka perustuvat
puutteellisiin tietoihin. Gaia-tietojen uusien julkaisujen myötä näkemyksemme
Linnunradasta tulee entistäkin tarkemmaksi."
Vuosikymmenen löytökone Gaian toistuvat mittaukset tähtien
etäisyyksistä, liikkeistä ja ominaisuuksista ovat avainasemassa Linnunradan
"galaktisen arkeologian" suorittamisessa, sillä ne paljastavat
puuttuvia lenkkejä galaksimme monimutkaisesta historiasta ja auttavat meitä
oppimaan enemmän alkuperästämme. Gaia kirjoittaa Linnunradan historiaa
uudelleen ja tekee ennusteita sen tulevaisuudesta, kun se havaitsee muiden
galaksien "haamuja" ja useita muinaisten tähtien virtoja, jotka yhdistyivät
Linnunradan kanssa sen varhaishistoriassa, ja löytää todisteita nykyisin
käynnissä olevasta törmäyksestä Sagittarius-kääpiögalaksin kanssa.
|
Mallikuva siitä, miltä kotigalaksimme, Linnunrata, voisi
näyttää spiraalitasosta pimeää taustaa vasten. Linnunradan kiekko näkyy kuvan
keskellä ohuena, tummanruskeana viivana, joka ulottuu vasemmalta oikealle ja
jossa on aavistus aallosta. Galaksimme keskellä on keskuspullistuma. Kuva ESA/Gaia/DPAC,
Stefan Payne-Wardenaar.
|
Oman galaksimme tähtiä skannatessaan Gaia on havainnut myös
muita kohteita, kuten asteroideja Aurinkokuntamme takapihalla sekä galakseja ja
kvasaareja - galaksien kirkkaita ja aktiivisia keskuksia, joissa on
supermassiivisia mustia aukkoja - Linnunradan ulkopuolella.
Gaian havaintojen perusteella on pystytty määrittelemään täsmälliset
radat yli 150 000 asteroidille. Sen mittaukset ovat niin korkealaatuisia, että
ne ovat paljastaneet satojen asteroidien kiertoradoilla olevat mahdollisesti kuut.
Kerätyistä tiedoista on voitu luoda suurin kolmiulotteinen kartta noin 1,3
miljoonasta kvasaarista, joista kaukaisimmat loistivat kirkkaina, kun
maailmankaikkeus oli vain 1,5 miljardia vuotta vanha.
Gaian keräämästä datasta on myös löytynyt uudenlaisia mustia
aukkoja, muun muassa yksi, jonka massa on lähes 33 kertaa Auringon massa ja
joka on Kotkan tähdistössä, alle 2 000 valovuoden etäisyydellä Maasta. Tämä on
ensimmäinen kerta, kun Linnunradan sisällä on havaittu näin suuri tähtiperäinen
musta aukko. "On vaikuttavaa, että nämä löydöt perustuvat vain muutaman
ensimmäisen vuoden Gaia-tietoihin, ja monet niistä tehtiin pelkästään viime
vuonna. Gaia on ollut vuosikymmenen löytökone, ja suuntaus jatkuu edelleen",
sanoo Alankomaiden Leidenin yliopistossa toimivan Gaia Data
Processing and Analysis Consortiumin (DPAC) puheenjohtaja Anthony
Brown.
Varoitus! Lisää mullistavaa tiedettä luvassa
Gaian tiede- ja insinööritiimit työskentelevät jo täydellä
höyryllä valmistellessaan Gaia Data Release 4:ää (DR4), joka on tarkoitus
julkaista vuonna 2026. Datan määrä ja laatu paranee jokaisen julkaisun myötä,
eikä Gaia DR4, jossa odotetaan olevan 500 TB:n datatuotteita, ole poikkeus.
Lisäksi se kattaa tehtävän ensimmäiset 5,5 vuotta, mikä vastaa tehtävän alun
perin suunnitellun keston pituutta.
"Tämä on Gaia-julkaisu, jota yhteisö on odottanut,
ja on jännittävää ajatella, että se kattaa vain puolet kerätystä datasta",
sanoo Antonella Vallenari, DPAC:n varapuheenjohtaja, joka työskentelee Padovan tähtitieteellisessä observatoriossa (Istituto Nazionale di
Astrofisica, INAF) Italiassa. "Vaikka observatorio on nyt
lopettanut tietojen keräämisen, se on meille tavanomaista toimintaa vielä monta
vuotta, kun saamme nämä uskomattomat tietokokonaisuudet valmiiksi käyttöä
varten."
Gaia Data Release 4 -julkaisu laajentaa sen kaksoistähtien
luetteloa, joka on tähän mennessä suurin tällainen luettelo. Gaian keräämästä
datasta on saatu selville lähekkäin kiertävien tähtiparien pienet liikkeet, jotka
voivat olla merkkejä piilossa olevista seuralaisista tai eksoplaneetoista.
Gaia havaitsi viimeksi 10. tammikuuta kaksoistähtiparin 61
Cygni. Tämä ikoninen tähti herätti 1800-luvun tähtitieteilijöiden huomion, ja
sen avulla saatiin ensimmäisiä ominaistähti- ja parallaksimittauksia, joita
Gaia käyttää noin kahden miljardin tähden kohdalla.
Myös Gaian eksoplaneettalöydöt tulevat lisääntymään tulevien
tietokokonaisuuksien myötä, koska havaintojen pidempi aikaväli helpottaa
huomattavasti "heiluvien" tähtien havaitsemista, joita kiertävät
planeetat hellästi vetävät.
"Seuraavien kuukausien aikana jatkamme Gaian
viimeisenkin datapisaran lähettämistä, ja samaan aikaan prosessointiryhmät
tehostavat valmistelujaan tämän vuosikymmenen lopulla tapahtuvaa viidettä ja
viimeistä suurta datajulkistusta varten, joka kattaa koko 10,5 vuoden mittaisen
datan", sanoo Rocio Guerra, Gaia Science
Operations -tiimin johtaja ESA:n Euroopan
avaruustähtitieteen keskuksesta (ESAC) Madridin läheltä Espanjasta.
"Tähän päättyy uskomaton koordinoitu ponnistus,
jonka takana on satoja asiantuntijoita tiedeoperaatiokeskuksesta täällä
ESAC:ssa, Gaiaa lennättävä operaatioryhmä ESAn Euroopan
avaruusoperaatiokeskuksesta Saksasta ja valtava konsortio tietojenkäsittelyasiantuntijoita,
jotka ovat yhdessä varmistaneet tämän kauniin tehtävän sujuvan suorittamisen
niin pitkään."
Gaia poistetaan käytöstä
Vaikka tieteelliset havainnot päättyivät tänään (15.1.2025),
nyt alkaa lyhyt teknologian testausjakso. Testien avulla voidaan parantaa
edelleen Gaian laitteistojen kalibrointeja, oppia lisää tietyn teknologian
käyttäytymisestä kymmenen vuoden kuluttua avaruudessa ja jopa auttaa tulevien
avaruuslentojen suunnittelussa.
Useiden viikkojen testauksen jälkeen Gaia poistetaan
nykyiseltä radaltaan Lagrangen L2 pisteestä, joka sijaitsee 1,5 miljoonan
kilometrin päässä Maasta Auringosta poispäin. Se siirretään lopulliselle
heliosentriselle radalleen, kauas Maan vaikutuspiiristä. Avaruusobservatorio
passivoidaan 27. maaliskuuta 2025, jotta se ei aiheuttaisi vahinkoa tai
häiriöitä muille avaruusaluksille.