TIEDEMEDIA

Victoria Median Tiedeuutiset

Gaian aineisto paljasti, että tähtien ratoihin vaikuttaa nyt menossa oleva pienemmän galaksin törmäys Linnunrataan

e2687dcc-f46e-4334-929f-cab65b447aca-w_960

Linnunrata väreissä Gaian datan julkistamisen jälkeen. Kirkkaat tähdet ja tähtienvälisen pölyn aiheuttamat pimeät alueet erottuvat silmiinpistävällä tarkkuudella. Gaia on havainnoinut tähtien paikat ennennäkemättömällä tarkkuudella. Samalla Gaia on myös kartoittanut pölyn etäisyysjakautuman. Kuva: ESA

Euroopan avaruusjärjestön Gaia-missio on tuottanut äärimmäisen tarkan tiedon Linnunradan tähtien paikoista ja liikkeistä Auringon lähellä. Paikkojen ja liikkeiden rakenteista tutkijat päättelevät, että tähtien ratoihin vaikuttanee parhaillaan meneillään oleva pienemmän galaksin törmäys Linnunrataan. Suomalaisittain kiinnostavaa on uusi data Aurinkokuntamme kohteista; nyt julkaistiin ensimmäistä kertaa paikka- ja kirkkaushavaintoja 14 099 asteroidista.

Euroopan avaruusjärjestö, ESA, julkaisi vastikään Gaia-avaruusmission havaintodataa, jota se on kerännyt 22 kuukauden ajan alkaen heinäkuun lopulta 2014. Aineisto sisältää muun muassa paikka- ja kirkkaustietoa 1 692 919 135 tähdestä.

Gaia-avaruusteleskooppi havainnoi tähtitaivaan kohteita järjestelmällisesti niin sanotun Lagrangen L2-pisteen läheisyydessä 1.5 miljoonan kilometrin päässä Maasta Auringon vastaisessa suunnassa. Mission pääasiallinen tehtävä on kartoittaa omaa galaksiamme, Linnunrataa, tarkemmin kuin koskaan ennen. Gaia havainnoikin yli miljardia Linnunradan tähteä parhaimmillaan asteen sadasmiljoonasosan tarkkuudella niin, että lopputuloksena syntyy kolmiulotteinen maisema galaksistamme vuoteen 2023 mennessä.

Uusi aineisto sisältää väritietoa 1.38 miljardista tähdestä, säteisnopeuksia 7.2 miljoonasta tähdestä, tietoa 0.5 miljoonasta muuttuvasta tähdestä, pintalämpötiloja 161 miljoonalle tähdelle, tietoa tähtienvälisen pölyn ja kaasun sironnasta ja absorptiosta 88 miljoonan tähden suunnassa, sekä säteen ja luminositeetin 77 miljoonalle tähdelle.

Gaian tietojenkäsittelyn hoitaa Euroopan laajuinen DPAC (Data Processing and Analysis Consortium) yli 300 tutkijan voimin. Helsingin yliopiston Aurinkokunnan tutkijat osallistuvat Gaia-missioon monella eri tavalla, kertoo professori Karri Muinonen.

– Me vastaamme esimerkiksi Gaian havaitsemien uusien asteroidien päivittäisestä radanmäärityksestä. Sen perusteella järjestetään sitten seurantahavaintoja maanpäällisillä teleskoopeilla.

Asteroidien muodot paljastuvat suomalaistutkijoiden tekemillä asteroidien kirkkaushavainnoilla

Gaian datan julkistuksen yhteydessä (Gaia Data Release 2, 25.4.2018) tutkijat ovat osallistuneet asteroidien kirkkaushavaintojen validointiin vertailemalla tunnetuille asteroideille laskettuja kirkkauksia Gaian havaitsemiin kirkkauksiin.

– Datan julkistaminen tulee lisäämään tietoamme asteroidien pyörimisestä ja muodoista, pian voimme johtaa uutta pyörimistietoa ja muototietoa tuhansille asteroideille. Vastaavasti datan julkistus mahdollistaa asteroidien tarkkojen ratojen ja massojen laskentaa tutkijoiden kehittämillä inversiomenetelmillä sadoille asteroideille.

Näin professori Muinonen arvelee.

2361a2ba-8a92-4a06-8cca-ad20a97352ab

Kuvassa asteroidin radan koon epävarmuus asteroidin radan koon funktiona. Gaian 22 kuukaudessa keräämä havaintoaineisto (keltainen) tuottaa jo parhaimmillaan yhtä tarkkoja radanmäärityksiä kuin jopa 200 vuoden mittaiset havaintojaksot pääosin maanpäällisillä teleskoopeilla (musta). Havaintojakson pituuden ja havaintojen lukumäärän kasvattaminen parantaa ratojen tarkkuutta entisestään. Gaian oli alun perin tarkoitus tehdä havaintoja 5 vuoden ajan (simuloitu ennuste punaisilla symboleilla), mutta tällä hetkellä näyttää melko todennäköiseltä että Gaia voisi tehdä havaintoja jopa 10 vuoden ajan (simuloitu ennuste sinisillä symboleilla) ja täten mahdollistaa jopa 100-kertaisen parannuksen radanmääritysten tarkkuuteen. Kuva on julkaistu artikkelissa F. Spoto et al. (Gaia Collaboration) 2018, Astronomy & Astrophysics, hyväksytty. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201832900

Optisen järjestelmän tarkkuus ylittänee vielä radioalueen järjestelmän tarkkuuden

Paikantamisessa Gaia-missio on tuottanut ensimmäisen kaukaisiin kvasaareihin liittyvän optisen vertausjärjestelmän, koordinaatiston. Tämän vertausjärjestelmän tarkkuus on jo 22 kuukauden havaintojen perusteella samaa luokkaa kuin valmisteilla olevan uusimman ja parhaan radioalueen havaintoihin perustuvan VLBI-vertausjärjestelmän tarkkuus (Very Long Baseline Interferometry).

Gaian havaintotyön valmistuttua muutamien vuosien kuluttua optisen järjestelmän tarkkuus tullee ylittämään radioalueen järjestelmän tarkkuuden.

Mullistavia havaintoja pallomaisten tähtijoukkojen ja kääpiögalaksien paikoista ja liikkeistä

Gaia-missio on tuottanut äärimmäisen tarkan tiedon Linnunradan tähtien paikoista ja liikkeistä Auringon lähellä. Paikoissa ja liikkeissä havaituista rakenteista voidaan päätellä, että tähtien ratoihin vaikuttanee parhaillaan meneillään oleva pienemmän galaksin törmäys Linnunrataan.

– Linnunradan lähiavaruuden pallomaisten tähtijoukkojen ja kääpiögalaksien paikoista ja liikkeistä on saatu melkoisen mullistavaa havaintoaineistoa, Karri Muinonen sanoo.

Gaian havaintoaineisto mahdollistaa näiden kohteiden radanmäärityksen ja dynaamisen kehityksen mallintamisen. Kohteiden ratojen nähdään olevan lähes kohtisuorassa Linnunradan tasoa vastaan. Kohteet eivät kuitenkaan kierrä Linnunradan keskustaa samassa tasossa. Pallomaisten tähtijoukkojen ratojen on lisäksi todettu olevan huomattavasti ympyrämäisempiä kuin aiemmin on arveltu.

Uusi aineisto on ensimmäistä kertaa paljastanut Suuren Magellanin pilven pyörimisen tarkalla mittauksella tämän lähigalaksin tähtien paikoista ja liikkeistä. Gaia on paljastanut ennennäkemätöntä rakennetta sekä Suuressa Magellanin pilvessä että Pienessä Magellanin pilvessä.

Uusi laskentapalvelu mahdollistaa kirkkaushavaintojen spektriaineiston avoimen analyysin verkossa

ESA:n rahoituksella suomalaistutkijat ovat yhdessä Space Systems Finlandin kanssa kehittäneet Gaia AVI -laskentapalvelun (Added Value Interface), mikä mahdollistaa verkon yli tapahtuvan kirkkaushavaintoaineiston sekä spektriaineiston avoimen analyysin.

– Uusin datan julkistus ei vielä koskenut Gaian spektriaineistoa, jonka perusteella tullaan myöhemmin saamaan tietoa asteroidien koostumuksesta, eri mineraaleista ja veden esiintymisestä asteroideilla. Tämä on merkittävää Aurinkokunnan kehityksen tutkimuksessa ja tulevaisuuden kaivostoiminnassa asteroideilla, Muinonen sanoo.

Gaian asteroideista havaitseman kirkkaus- ja spektriaineiston mallintamisessa tullaan hyödyntämään äskettäin Euroopan tutkimusneuvoston rahoituksella kehitettyjä sähkömagneettisen sironnan laskentamenetelmiä. Nämä menetelmät kytkevät asteroidien pinnoista havaitut spektrit ensimmäistä kertaa pinnan ominaisuuksia kuvaaviin fysiikan perussuureisiin.

Lue lisää:
http://sci.esa.int/gaia/60147-waiting-for-gaia-s-second-data-release/
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr2

Gaia-sa­tel­liit­ti löy­si en­sim­mäi­sen uu­den as­te­roi­din­sa 26.2.2017: https://www.helsinki.fi/fi/uutiset/luonnontieteet/gaia-satelliitti-loysi-ensimmaisen-uuden-asteroidinsa

Tu­los­sa on tark­ka kol­miu­lot­tei­nen mai­se­ma Lin­nun­ra­das­ta 7.2.2014: https://www.helsinki.fi/fi/uutiset/kestava-kehitys/tulossa-on-tarkka-kolmiulotteinen-maisema-linnunradasta

ESA:n tiedotustilaisuus Gaian ensimmäisestä datajulkaisusta pidettiin syyskuussa 2016: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Watch_Gaia_first_data_release_media_briefing

Euroopan avaruusjärjestön Gaia-sivut:
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Gaia_overview

 

Helsingin yliopiston tähtitieteilijät kertovat Gaia-avaruusmissioon liittyvästä työstään lisää yleisötilaisuudessa lauantaina 30.6.2018 YK:n Asteroidipäivänä Helsingin Observatoriolla.