Nejpřesnější hvězdný metr slaví první rok ve vesmíru

V pátek 21.8.2015 završila astrometrická sonda Gaia svůj první pracovní rok na orbitu kolem libračního bodu L2 v plném pracovním režimu. U té příležitosti zveřejnila Evropská kosmická agentura toto úterý krátký přehled prozatimních vědeckých výsledků. Dlužno dodat, že jde o fenomenální úspěch na poli moderní astrometrie. Sondu na oběžnou dráhu vynesl ruský nosič Soyuz ST 19. prosince 2013 z kosmodromu v Kourou. Poté započala půlroční cesta do blízkosti bodu L2 ležícího přibližně 1,5 milionu kilometrů od Země (ve směru od Slunce, takže naše planeta slouží jako primární stínění před rušivým zářením naší domovské hvězdy).

25. července loňského roku vstoupila sonda do osmadvacetidenní fáze příprav, kalibrování a testů, aby 21. srpna 2014 započala fáze „ostrého“ provozu. Od začátku plného pracovního modu má sonda Gaia na vrubu:

272 miliard pozičních a astrometrických měření
54,4 miliard měření jasnosti a fotometrických měření
5,4 miliard spektroskopických měření

Impozantní silueta našeho domova: Galaktického disku a jeho drobných satelitů Magellanových oblaků. S každou obrátkou obrazových detektorů podél osy sondy se mnohanásobně načítají jejich snímané oblasti. Výsledná data pak umožňují zobrazení detailního rozložení hvězd. Čím světlejší je zobrazená oblast, tím více hvězd obsahuje. Jejich největší koncentrace se nachází ve střední výduti Galaxie. V této oblasti však neznamenají tmavá místa "málo hvězd", nýbrž oblasti hustých prachoplynových oblaků, která pohlcují světlo hvězd za nimi. Naopak například v infračerveném oboru vykazují velkou aktivitu - mnohá z nich tvoří zárodečná mračna pro mladé hvězdy. Galaktický disk má horizontálně rozměry přibližně 100 000 světelných let, vertikálně něco kolem tisíce.

Impozantní silueta našeho domova: Galaktického disku a jeho drobných satelitů Magellanových oblaků. S každou obrátkou obrazových detektorů podél osy sondy se mnohanásobně načítají jejich snímané oblasti. Výsledná data pak umožňují zobrazení detailního rozložení hvězd. Čím světlejší je zobrazená oblast, tím více hvězd obsahuje. Jejich největší koncentrace se nachází ve střední výduti Galaxie. V této oblasti však neznamenají tmavá místa „málo hvězd“, nýbrž oblasti hustých prachoplynových oblaků, která pohlcují světlo hvězd za nimi. Naopak například v infračerveném oboru vykazují velkou aktivitu – mnohá z nich tvoří zárodečná mračna pro mladé hvězdy. Galaktický disk má horizontálně rozměry přibližně 100 000 světelných let, vertikálně něco kolem tisíce.
Zdroj: http://www.esa.int/

Astrometrický hvězdný katalog má za cíl zaznamenat polohu, vzdálenost, pohyb a další vlastnosti více než miliardy (převážně) hvězd, což tvoří přibližně jedno procento celkové stelární populace naší Galaxie. Díky obrovskému množství dat se při zpracování výsledků spojili vědci se softwarovými specialisty po celé Evropě a vytvořili konsorcium DPAC (Data Processing and Analysis Consortium), ve kterém se starají o co nejefektivnější zpracování naměřených dat. První rok byl v celém procesu velmi důležitý, neboť nové pracovní a vědecké postupy musely být synchronizovány mezi všemi  vědeckými i technickými týmy a pracovišti.

Kromě měření vlastností stelárních objektů si astronomové slibují i výzkum tisíců exoplanet velikosti Jupitera (a větších), více než půl milionu vzdálených kvasarů a desítek tisíc asteroidů a komet naší sluneční soustavy.

V těchto dnech jsou vědecké týmy takřka přesně na půl cesty od vytvoření prvního hvězdného katalogu plánovaného na léto příštího roku. Spíš by ale v tomto případě bylo lepší použít termín „půlkatalog“, neboť jeho kompletní 3D verze bude zpracována až za tři roky, tedy po 4 letech provozu sondy.

Metoda měření paralaxy v určování mezihvězdných vzdáleností

Metoda měření paralaxy v určování mezihvězdných vzdáleností.
Zdroj: http://www.esa.int/

Sonda obíhá spolu se Zemí (v bodě L2) naši mateřskou hvězdu. Díky tomuto pohybu naměřila paralaxu (úhlový rozdíl polohy hvězdy v závislosti na roční době pozorování) více než dvou milionů hvězd. Čím větší naměřená paralaxa, tím blíž se hvězda nachází ke Slunci. Podle naměřené velikosti můžeme odvodit její skutečnou vzdálenost od naší mateřské hvězdy. Pokud známe vzdálenost, můžeme ze zdánlivé jasnosti odvodit jasnost skutečnou.

Kromě paralaxy měří Gaia i skutečný pohyb hvězd naší Galaxie.

U každé jednotlivé hvězdy provedla sonda opakovaně 14 měření, což ale zatím není dostatečný počet k určení paralaxy a přesného změření pohybu hvězdy. Proto jsou naměřená data porovnávána s pozicemi hvězd katalogu Tycho-2, jenž vznikl na základě dřívějších měření sondy Hipparcos mezi roky 1989 – 1993. Ten sice obsahuje pouze dva miliony hvězd z celkového počtu více než miliardy objektů měřených sondou Gaia, ale slouží jako důležitá reference k ověření a potvrzení současných výsledků.

Kromě toho publikovala ESA první „Gaia“ verzi Hertzsprung-Russellova diagramu. Ten vyjadřuje závislost povrchové teploty hvězd na jejích svítivosti nebo absolutní magnitudě. Původní diagram vznikl na počátku minulého století, a dodnes slouží jako významná pomůcka při našem pochopení vývoje hvězd různého typu.

Nová verze Hertzsprung-Russellova hvězdného diagramu v podání sondy Gaia

Nová verze Hertzsprung-Russellova hvězdného diagramu v podání sondy Gaia.
Zdroj: http://www.esa.int/

Výhodou mnohačetně opakovaných měření není jen přesnější zjištění pozice (a rychlosti) jednotlivých hvězd. Umožňují nám pozorovat i změny jejich jasnosti. Touto metodou se astronomové dostali na stopu různých zajímavých objektů o proměnlivé jasnosti. Například první supernovu zaznamenala Gaia 30. srpna 2014, tedy skoro přesně před rokem.

O Každém takovém nově detekovaném objektu jsou okamžitě informovány komunity profesionálních i amatérských astronomů, kteří pomáhají určit další vlastnosti pozorováním pomocí teleskopů a větších observatoří na zemském povrchu.

Další zajímavý typ pozorovaných cílů patří do skupiny tzv. „kataklyzmických“ proměnných. Jde o dvojhvězdné systémy, jejichž jedna složka – horký bílý trpaslík – díky gravitačnímu působení doslova požírá materiál svého souseda, v tomto případě hvězdy běžné velikosti. Když se obě složky binárního systému na vzájemné oběžné dráze k sobě přiblíží, dochází až k pětinásobnému nárůstu jasnosti pozorovaného cíle. Ten však může být v některých případech způsoben i prostým zákrytem trpaslíka větším a jasnějším sousedem.

Kompozit snímku NGC 6543 z Hbbleova teleskopu - modře jsou zvýrazněny oblasti, které snímaly detektory sondy Gaia.

Kompozit snímku NGC 6543 z Hubbleova teleskopu – modře jsou zvýrazněny oblasti, které snímaly detektory sondy Gaia.
Zdroj: http://www.esa.int/

Mezi červencem a srpnem loňského roku zaměřili vědci pozornost na zvláštní skupinu krátkoperiodických proměnných hvězd typu RR Lyrae, které v tomto případě tvoří součást Velkého Magellanova mračna, drobné satelitní galaxie Mléčné dráhy ve směru jižního galaktického pólu. Jejich světelné křivky byly poprvé změřeny s bezprecedentní přesností.

Mnohačetným měřením byla podrobena i slavná mlhovina Kočičí oko ležící z našeho pohledu poblíž severního galaktického pólu v souhvězdí Draka a je charakteristická komplikovanou strukturou výtrysků hvězdného materiálu. V průběhu dvou set pozorování NGC 6543 zaznamenaly citlivé detektory sondy více než 84 000 drobných změn polohy fragmentů plynu vyvrženého do prostoru a reagujícího s mezihvězdným materiálem. Tato pozorování nám umožňují určit nejen rychlost částic expandujícího plynu, ale také zpřesnit zatím dosti vágní údaj o vzdálenosti těchto mlhovin od nás. V případě NGC 6543 se tato veličina odhaduje přibližně na 3000 světelných let (+/-1000 parseků).

Grafická verze záznamu měření 50 000 asteroidů (povětšinou) hlavního pásu. Barevně je zvýrazněna přesnost jednotlivých měření pro každý z nich, tzn. rozdíl mezi předpokládanou a naměřenou polohou. Modře jsou označeny výsledky s největší shodou mezi předpoklady a naměřenými hodnotami, zeleně ty méně přesné a červeně objekty vykazující nejmenší shodu mezi záznamy z minulosti a posledním měřením sondy.

Grafická verze záznamu měření 50 000 asteroidů (povětšinou) hlavního pásu. Barevně je zvýrazněna přesnost
jednotlivých měření pro každý z nich, tzn. rozdíl mezi předpokládanou a naměřenou polohou. Modře jsou označeny
výsledky s největší shodou mezi předpoklady a naměřenými hodnotami, zeleně ty méně přesné a červeně objekty
vykazující nejmenší shodu mezi záznamy z minulosti a posledním měřením sondy.
Zdroj: http://www.esa.int/

Závěrem připomeňme měření nám nejbližších objektů – asteroidů. Povětšinou jde o materiál na oběžných drahách mezi Marsem a Jupiterem (hlavní pás asteroidů). Jeho pohyb je vůči vzdálenému hvězdnému pozadí velmi rychlý, dá se proto snadno identifikovat tak, že na dvou po sobě jdoucích sekvencích stejné oblasti vesmíru zmizí ze zorného pole. Speciálně vytvořený software porovnává snímky takových těles s trajektoriemi již známých asteroidů, a pomáhá nacházet tělesa nová, jakož i upřesňovat dráhy objektů už objevených.

Bez velkého přehánění můžeme konstatovat, že výše uvedená čísla měření programu Gaia jsou i z dnešního pohledu impozantní, a proto se máme skutečně na co těšit, a to jak příští rok tak i v letech dalších. Říká se, že když člověk vidí „padat hvězdu“, měl by si něco přát. Letošní Perseidy mi překazilo nevlídné počasí, tak jsem si to přání schoval na později, až budu mít více štěstí. Ale jedním jsem si jistý: určitě se bude týkat vědeckého i technického týmu této úžasné mise, jehož hvězda naopak prudce stoupá.

Zdroje informací:
http://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://www.americaspace.com/
http://www.esa.int/
http://www.esa.int/
http://www.esa.int/
http://www.esa.int/
http://www.esa.int/

Nejpřesnější hvězdný metr slaví první rok ve vesmíru, 2.5 out of 5 based on 26 ratings
Pin It
(Visited 1 242 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (26 votes cast)
(Visited 1 242 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


16 komentářů ke článku “Nejpřesnější hvězdný metr slaví první rok ve vesmíru”

  1. Kenny007 napsal:

    To je opravdu impozantní kus práce. Těším se na tu 3D mapu našeho okolí. Jako astronoma amatéra mě toto téma dost zajímá. Díky za článek.

  2. Jirka napsal:

    V bodě L2 bude v budoucnu i JWST, snad se nesrazí 🙂 Ale ten nový Hertzsprung-Russellův diagram je krásný.
    Jinak vyslovuji celé redakci tohoto webu své velké uznání, děláte užitečnou práci. Díky!

    • Dušan Majer napsal:

      Moc děkujeme za pochvalu, velmi si toho ceníme. Každá pochvala je pro nás hodně důležitá, vždyť právě pro čtenáře to všechno děláme.

    • gubarev napsal:

      Zdravím Jirko,
      samozřejmě poznámku o kolizi sondy Gaia a JWST beru jako legraci, ale dovol mi ji využít ke krátkému zamyšlení. Co víc: inspiroval si mě, protože tohle téma by vydalo na celý článek. Vlastně nevím, proč mě to netrklo dřív, protože Lagrangeovy body provází mezi lidmi nejčastější problém: když řekneme „bod“, automaticky nám naběhne ve vědomí opravdu jedno místo malého objemu – alespoň nás toto učí v geometrii a fyzice už od základní školy. Ti „odvážnější“ si vybaví prostor o objemu (dejme tomu) stadionu. Představa je velmi vzdálena skutečnosti. Kdyby byl střed Země Lagrangeův bod, obíhaly by satelity v rozpětí větším, než je oběžná dráha Měsíce kolem Země.
      Gaia má velice zajímavou a netypickou oběžnou dráhu kolem L2, která není „klasicky“ eliptická, nýbrž je ve 3D (263,000 x 707,000 x 370,000 km kolem L2).
      JWST bude na „“klasičtější““ eliptické dráze (250,000/800,000 km kolem L2)

      Ve skutečnosti bychom tam mohli mít ne stovky, ale tisíce satelitů, a pořád by bylo místo. Jen by se letové kontroly trochu víc zapotily v koordinaci těchto drah. A jsem si jistý, že dříve či později vznikne úřad, který se tím bude muset zabývat, ale to ještě „hodně vody uplyne“ 🙂

      Díky za podnětný fórek, krásný zbytek léta.

  3. Pavol napsal:

    Zaujal mě údaj v téhle větě: „V případě NGC 6543 se tato veličina odhaduje přibližně na 3000 světelných let (+/-1000 parseků).“
    1 parsek je 3,26 světelného roku, takže odhadovaná vzdálenost mlhoviny je 3000 světelných let +/- 3260 světelných let? Alespoň jednu nulu bych ubral. 🙂

    • gubarev napsal:

      Zdravím Pavle,
      asi díky tom dnešnímu tropickému počasí mi to prostě nemyslí. Ať se na tvůj text dívám z jakéhokoli pohledu, nechápu kde a proč bych měl nějakou nulu ubírat nebo přidávat??

      • Pavol napsal:

        Možná mi to už také z toho počasí nemyslí, ale napadlo mě, že se někdo spletl a místo 100 parseků napsal 1000 parseků. Sto parseků bych jako odchylku připouštěl, ale tisíc parseků při odhadované vzdálenosti 3000 světelných let je nesmysl. Protože 3000-3260=-260. Objekt se zápornou hodnotou vzdálenosti před sebou neuvidíme. 🙂 Doufám, že můj text už dává smysl.

        • Vojta napsal:

          Autor to nejspíš mínil jako „přibližně 3000 světelných let, což je zhruba 1000 parseků“ a ne těch +-1000 parseků jako možnou odchylku měření. To by bylo opravdu moc a navíc udávat odchylku v jiných jednotkách než střední hodnotu, není příliš obvyklé.

        • gubarev napsal:

          Jejdamane Pavle!!
          Až teď mi došlo, o čem si psal 🙂

          Musím přiznat, že jsem to špatně formuloval.
          V závorce jsem měl napsat „je ekvivalentní“ (+/- 1000 parseků), nebo něco podobného.

          Na druhé straně jsem automaticky předpokládal, že čtenář informaci v závorce nevyhodnotí jako rozptyl chyby, nýbrž jako poměrnou hodnotu k předchozí číselné informaci. Ale díky za upozornění, příště to napíšu čitelněji.

          Jen prosím tě – prostá a krátká úvaha tě mohla přivést ke správnému řešení. Vždyť v rozptylu hodnot bych nemohl uvádět ani desítky parseků, což je o dva řády méně.

          Nicméně skutečně díky! Někdy člověk něco píše, a automaticky předpokládá identické řešení na druhém konci. A to je chyba. A je to moje chyba. Dík moc!

  4. Radoslav Packa napsal:

    Tento článok ma skutočne potešil. Gaia je skvelý projekt, zaslúžil by si viac pozornosti, ale jeho produkty nie sú až tak zaujímavé pre širšiu verejnosť. Možno, ak by sa podarilo niečo… Hádam sa podarí…

  5. gubarev napsal:

    Díky Radoslave za tvá slova!!
    Je to přesně, jak píšeš. Gaia má v očích veřejnosti strašně nevděčnou roli. Ale všichni budeme za 4-5 let zírat na výsledky. Nevím úplně přesně, co si myslel větou „Možno, ak by sa podarilo niečo… Hádam sa podarí…“, ale věřím, se toho podáří moc. Jen si na to musíme počkat. Analýzy tak obrovského množství nabraných dat zaberou i celou tuhle dekádu. Rozhodně se budou přepisovat učebnice, co se třeba evoluce a dynamiky naší Galaxie týče(nebo našich lokálních galaktických ramen), a nejen to, protože všechny oblasti vesmírného výzkumu jsou spolu propojené. V tomhle jsem optimista. 🙂

  6. Pavol napsal:

    Vojta, gubarev,
    děkuji za objasnění a omlouvám se. Nedocvaklo mi, že to měl být ekvivalent. Snád si to zapamatuji, že není obvyklé udávat odchylku v jiných jednotkách, jak psal Vojta. 🙂 A už mlčím. 🙂

  7. slappy napsal:

    Super, díky za článek! Gaia bude po dlouhé roky studnicí poznání. Rozhodně ji považuji za jednu z nejvýznamnějších mísí současnosti.. spolu s objevitelskými sondami, které strhávají většinu pozornosti na sebe..

  8. slappy napsal:

    Ještě bych měl dotaz k poslednímu obrázku: Proč jsou asteroidy s největší odchylkou koncentrovány v jedné oblasti (červený hlouček vpravo)?

    • gubarev napsal:

      Zdravím Slappy!
      Moc a moc díky za obě poznámky. Za tu první proto, že jsem skutečně rád, když někdo ocení a pochválí tuto tak „“neviditelnou““ ale nadmíru přínosnou a revoluční misi/vědecký program. Moc si mě potěšil!

      U druhé zprávy už si mně tolik nepotěšil :). Jde totiž o kombinaci hektiky a sklerózy, takže jde o trochu vnitřně bolestivé téma 🙂
      Ale ta druhá zpráva je snad ještě důležitější! Když jsem text dával dohromady, taky mě to zaujalo, a vysvětlil jsem si to tím, že to jsou tělesa, která byla v době měření v rovině ekliptiky směrem „za Sluncem“. Bylo by to nejlogičtější. A řekl jsem si, že to zkusím zjistit, jenže znáš to: teď už řeším jiné věci, času je málo, a zapomněl jsem na to, takže to mé vysvětlení nemám podloženo reálnými informacemi odborníků. Bohužel mi chybí například přesnější informace o časovém rozpětí měření, ale i tohle mi snad pomůže na to nezapomenout, a až na to narazím, dám hned vědět. 🙂 Zatím byla na detaily ESA skoupá, ale tyhle práce trvají povětšinou až měsíce, než se všechna data zpracují a připraví pro publikaci.
      Díky moc!

      • slappy napsal:

        Díky za odpověď! Souvislost se Sluncem mě napadla, ale to by asi muselo znamenat, že data jsou z dost krátkého období. Možná tedy právě tento obrázek naznačuje kratší časové rozpětí měření. Nenapadá mě, co jiného by mohlo způsobit takovouto podobu grafu. Slunce je v jižní části ekliptiky v zimě, takže by šlo o data zhruba z loňského prosince?

Zanechte komentář