بهترین نقشه‌ی راه شیری و یکی از بزرگترین فهرست‌های ستاره‌ای تاریخ علم تهیه شد
تیم پشتیبان مأموریت تلسکوپ فضایی گایا (Gaia) آژانس فضایی اروپا در تاریخ ۳ دسامبر، سومین و دقیق‌ترین نسخه‌ی خود از فهرست ستاره‌های راه شیری را منتشر کرد که با حجم عظیم داده‌ها، یکی از دقیق‌ترین فهرست‌های ستاره‌ای تاریخ علم محسوب می‌شود.
بهترین نقشه‌ی موجود از کهکشان راه شیری اکنون از گذشته هم بهتر شد. آخرین به روزرسانی از رصدخانه فضایی گایا که بیش از ۱ میلیارد ستاره را در کهکشان ردیابی می‌کند، نه تنها یک تصویر ثابت، بلکه تصویری متحرک از شیوه‌ی تغییر ستاره‌ها با گذشت زمان ارائه می‌دهد. این داده‌ها مطالعاتی را دربر می‌گیرد که از ریشه و تکامل کهکشان تا مکان‌یابی ماده‌ی تاریک را در آن شامل می‌شود.
این فهرست ستاره‌های راه شیری با عنوان «انتشار اولیه‌ی داده‌ها ۳» (Early Data Release 3)، شامل مختصات فوق‌العاده دقیق برای ۱،۸۱۱،۷۰۹،۷۷۱ ستاره با قدر بین ۶ تا ۲۰ است، که با دقت چند ده میکروثانیه‌ی قوسی توسط فضاپیمای گایا تهیه شده است. اندازه‌گیری درخشندگی اغلب این ستارگان هم انجام شده است و کاتالوگ تهیه شده همچنین شامل اختلاف منظر و حرکت خاص (Proper Motion) در آسمان برای زیرمجموعه‌ای از ۱،۴۶۷،۷۴۴،۸۱۸ ستاره است. حرکت خاص تغییر موقعیت زاویه‌ای یک ستاره در طول زمان از دید مرکز جرم سامانه‌ی ستاره‌ای است.
دقیق‌ترین نقشه‌ی راه شیری تهیه شده توسط گایا؛ نقاط روشن دارای تراکم بیش‌تری از ستارگان است
Credit: ESA / Gaia / DPAC / CC BY-SA 3.0 IGO; acknowledgement: A. Moitinho
«آنتونی براون» (Anthony Brown) رییس همکاری گایا از رصدخانه‌ی لیدن هلند گفت: «این یقینا یکی از بزرگترین کاتالوگ‌های تهیه شده در تاریخ علم است.»
ابرداده‌های گایا (Gaia)
فضاپیمای گایا آژانس فضایی اروپا از جولای ۲۰۱۴ میلادی پس از پرتاب در اواخر سال ۲۰۱۳، آسمان را از نقطه‌ای در فاصله‌ی ۱٫۵ میلیون کیلومتری زمین در جهت مخالف خورشید، در نقطه‌ی لاگرانژی L2، اسکن کرده است. تیم این مأموریت به‌تدریج در حال انتشار کاتالوگ‌های بهبود یافته است. اولین نسخه در سپتامبر ۲۰۱۶ و بعدی در آوریل ۲۰۱۸ منتشر شد. انتظار می‌رود که نسخه‌ی بعدی در اوایل سال ۲۰۲۲ ارائه شود. تا امروز، بیش از ۳۶۰۰ مقاله‌ی داوری شده بر اساس نتایج قبلی گایا منتشر شده است.
این آخرین نسخه که به‌تازگی منتشر شده است، شامل تقریبا سه سال اطلاعات کامل تلسکوپ فضایی گایا است که ۱٫۳ ترابایت حجم داده‌های آن است در حالی که حجم اطلاعات قبلی ۵۵۱ گیگابایت بود. با توجه به طولانی‌تر بودن زمان، تخمین‌های اختلاف منظر که اخترشناسان برای استخراج فاصله‌های ستاره‌ای از آن استفاده می‌کنند، ۳۰ درصد دقیق‌تر از آخرین داده‌های منتشر شده‌ی قبلی است.
در این داده‌ها همچنین اندازه‌گیری حرکت خاص ستارگان در آسمان هم دو برابر دقیق‌تر شده است. این فهرست ستاره‌های راه شیری همچنین حاوی اطلاعاتی درباره‌ی ۱٫۶ میلیون اختروش یا سیاهچاله‌های گازسوز در کهکشان‌های دوردست است که به کمک گایا اندازه‌گیری شده است. در نهایت، با ۱۰ سال داده، تمام اندازه‌گیری‌ها دو برابر دقیق‌تر شده‌اند، در حالی که دقت حرکت خاص هم هفت برابر افزایش یافته است. انتظار می‌رود گایا تا سال ۲۰۲۵ به فعالیت خود ادامه دهد.
داده‌های اخیر تلسکوپ فضایی گایا از نگاه اعداد
Credit: ESA / CC BY-SA 3.0 IGO
قمرهای کهکشانی و خوشه‌های ستاره‌ای
در مجموعه مقالاتی که در نشریه‌ی Astronomy & Astrophysics منتشر شده است، همکاری گایا گوشه‌ای از آنچه را می‌توان با این داده‌های جدید انجام داد، ارائه می‌دهد. برای نمونه، اطلاعات رنگی درباره‌ی ستاره‌های منفرد در ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک نشان می‌دهد که هر دو جمعیت مسن‌تر (قرمزتر) و جوان‌تر (آبی‌تر) ستاره‌ها در پل گازی وجود دارد که دو قمر کهکشانی بزرگ راه شیری را به هم متصل می‌کند.
داده‌های حرکت خاص همچنین نشان می‌دهد در حالی که ابر بزرگ ماژلانی به روشی منظم در حال چرخش است، به نظر می‌رسد که بسیاری از ستاره‌های ابر کوچک ماژلانی به سمت پل ماژلانی در جریان هستند. این مشاهدات بر ایده‌های شیوه‌ی تعامل این قمرهای کهکشانی با یکدیگر و کهکشان راه شیری تأثیر خواهد گذاشت.
دانشمندان گایا با استفاده از رنگ‌ها و حرکت‌های مناسب ستارگان روبه‌روی مرکز کهکشانی، ستاره‌هایی را که زمانی به «گایا-انسلادوس» (Gaia-Enceladus) تعلق داشتند تشخیص داده‌اند. گایا-انسلادوس کهکشانی است که در حدود ۸ تا ۱۱ میلیارد سال پیش با کهکشان راه شیری ما برخورد کرده و در آن ادغام شده است.
«امینا هلمی» (Amina Helmi) اخترشناس آرژانتینی دانشگاه گرونینگن هلند در این‌باره گفت: «ما می‌توانیم بقایای آن را به وضوح تا ۶۵۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان ببینیم.» تیم او این کهکشان متجاوز را در سال ۲۰۱۸ بر پایه‌ی داده‌های قبلی گایا کشف کردند. تجزیه‌وتحلیل مقدماتی داده‌های این فهرست ستاره‌های راه شیری جدید نشان می‌دهد که قرص کهکشان راه شیری در زمان برخورد تقریبا ۲۰ درصد کوچک‌تر بوده است. این نتیجه‌گیری با شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای که شواهدی از رشد قرص کهکشانی پس از ادغام را نشان می‌دهند مطابقت دارد.
تراکم ستاره‌ای ابرهای بزرگ و کوچک ماژلانی؛ لایه‌های قرمز، سبز و آبی به ترتیب ستاره‌های مسن‌تر، میان‌سال و جوان‌تر را نشان می‌دهند.
Credit: ESA / Gaia / DPAC / CC BY-SA 3.0 IGO; Acknowledgement: L. Chemin; X. Luri et al (2020)
یک نتیجه‌ی قابل توجه دیگر، تعیین دقیق شتاب منظومه‌ی شمسی است. در حالی که خورشید دارای سرعت مداری کم‌وبیش ثابت حدود ۲۳۰ کیلومتر بر ثانیه است، به طور مداوم در حال سقوط به سمت مرکز کهکشان است و باعث یک دقیقه تغییر موقعیت در درک کوزارهای دوردست می‌شود. بر اساس داده‌های جدید، تیم گایا به شتاب گریز از مرکز ۷ میلی‌متر بر ثانیه در سال که تطابق خوبی با مدل‌های فعلی توزیع جرم در کهکشان راه شیری دارد، دست یافته است. «فلور ون لیوون» (Floor van Leeuwen) از دانشگاه کمبریج انگلستان خاطرنشان کرد: «این ستاره‌شناسی محض است.»
در نهایت همکاری گایا یک زیرکاتالوگ و یک فیلم سه بعدی همراه با ۳۳۱،۳۱۲ ستاره را در ۳۲۶ سال نوری از خورشید تولید کرده است. تخمین زده شده است که این سرشماری محلی بیش از ۹۵ درصد کامل باشد و برخی از ستاره‌های کوتوله‌ی سفید بسیار کم‌نور ممکن است هنوز در آن درنظر گرفته نشده باشند. «حیاط خلوت خورشیدی» ما شامل دو خوشه‌ی ستاره‌ای باز است؛ خوشه‌ی ستاره‌ای «قلائص» (Hyades) و خوشه‌ی ستاره‌ای «گیسوی برنیکه» (Coma Berenices) که اعضای ستاره‌ای آن‌ها را می‌توان به‌راحتی با حرکت خاص و معمول آن‌ها تشخیص داد. حدود ۱۰۰۰ ستاره متعلق به خوشه هایادس در گستره‌ای به بزرگی تقریبا ۱۰۰ سال نوری گسترش می‌یابند ، یک ساختار کشیده که ده‌ها درجه از آسمان را دربرمی‌گیرد.
طرحی از مسیر حرکت ۴۰ هزار ستاره‌ی راهی شیری در ۴۰۰ هزار سال آینده
Credit: ESA / Gaia / DPAC / CC BY-SA 3.0 IGO; acknowledgement: A. Brown, S. Jordan, T. Roegiers, X. Luri, E. Masana, T. Prusti and A. Moitinho
براون گفت: «ما قبلا می‌دانستیم که خوشه‌ی هایادز به دلیل نیروهای جزر و مدی راه شیری در حال پراکندگی است، اما داده‌های جدید تصویر بسیار دقیق‌تری از این موضوع را ارائه می دهند.»
داده‌های جدید گایا از ۳ دسامبر (۱۳ آذر) دردسترس انجمن‌های نجوم در جهان قرار دارد و علاوه بر این تحقیقات مستقیم بسیاری از گروه‌ها در سراسر جهان با این داده‌ها تحقیقات خود را انجام خواهند داد. به گفته‌ی «گری گیلمور» (Gerry Gilmore) از دانشگاه کمبریج «دانش گسترده‌ای از دل گایا بیرون می‌آید.» نخستین اولین نتایج جدید احتمالا ظرف روزهای آینده به سرور پیش‌چاپ arXiv وارد می‌شود و انتظار می‌رود که نتایج دیگری هم طی هفته‌ها و ماه‌های آینده منتشر شود به گفته‌ی هلمی «تقریبا همه‌ی زمینه‌ها از این مأموریت بهره‌مند می شوند. گایا تحول‌آفرین است و این داده‌ها این انقلابی در نجوم ایجاد می‌کند.»
عکس کاور: مسیرهای موجود در این تصویر نشان می‌دهند که چگونه ۴۰۰۰۰ ستاره که همگی در ۳۲۶ سال نوری از منظومه‌ی شمسی قرار دارند، طی ۴۰۰ هزار سال آینده در آسمان حرکت خواهند کرد.
Credit: ESA / Gaia / DPAC / CC BY-SA 3.0 IGO; Acknowledgement: A. Brown, S. Jordan, T. Roegiers, X. Luri, E. Masana, T. Prusti and A. Moitinho
منابع: Sky&Telescope, Nature
