Русская Википедия:Gaia
Шаблон:Другое значение Шаблон:Дзт Шаблон:Космический аппарат
Gaia (изначально от Шаблон:Lang-en2[1]; в русской транскрипции Гайя или Гея) — космический телескоп оптического диапазона Европейского космического агентства (ЕКА), преемник проекта «Hipparcos». Главная задача телескопа — составить подробную карту распределения звёзд нашей Галактики.
Он был выведен на орбиту ИСЗ 19 декабря 2013 года[2][3]. Менее чем через месяц после запуска он достиг гало-орбиты, расположенной в 1,5 млн км от Земли, около точки Лагранжа L2 системы Земля—Солнце.
Разработка миссии Gaia заняла 13 лет и обошлась в 740 млн евро[4]. Данные Gaia позволили составить трёхмерную карту части нашей Галактики с указанием координат, направления движения и спектрального класса более чем миллиарда звёзд. Помимо этого, телескоп сможет открыть около 10 тыс. экзопланет, а также астероиды и кометы в Солнечной системе.
Задачи
Важнейшая научная задача экспедиции Gaia заключается в том, чтобы при помощи обследования звёзд прояснить возникновение и развитие нашей Галактики. Собранные Gaia данные позволят астрономам лучше понять, как возникают звёзды и каким образом они насыщают материей пространство вокруг себя когда умирают. Прежде недостижимая точность измерений параллакса, а также собственной и радиальной скорости для одного миллиарда звёзд (это 0,5 % нашей Галактики) даст астрономам более чёткую картину развития и структуры Млечного Пути. Параллакс и собственное движение будут измеряться с помощью двух разнонаправленных телескопов, плоскость обзора которых перпендикулярна оси вращения. Радиальная скорость звёзд будет измеряться с помощью одного спектрометра, также установленного на Gaia.
Точность измерения параллакса и местоположения для ярких звёзд (до 15 m) будет выше 25 µas (миллионных долей угловой секунды), а для слабых звёзд (около 20 m) до 300 µas.
Вторая задача телескопа — открытие экзопланет. Количество возможных кандидатов оценивают в 10 тыс. тел, что в несколько раз больше, чем у телескопа «Кеплера».
Конструкция
Для максимальной тепло- и светозащиты телескоп оснащён разворачивающимся экраном площадью 100 м².
- Инструменты
Основным инструментом телескопа Gaia станет самый большой цифровой сенсор из когда-либо созданных для миссий в космосе, он состоит из 106 отдельных CCD-матриц размером 4,7 × 6 см каждая[6]. Общее разрешение достигает 938 млн пикселов (у «Кеплера», лучшего из предшественников, этот показатель составлял 95 млн) при физическом размере сборки матриц 100 на 50 см.
Оптическая схема телескопа состоит из двух зеркальных телескопов с размером основных зеркал (M1, M’1) 1,46 на 0,51 метра[7][8]. Всего в каждом телескопе 6 зеркал[9]. При этом оба телескопа проецируют изображение в одну фокальную плоскость, а разделение изображений возложено на цифровую обработку. Для части фотосенсоров дополнительно используется набор дифракционных решёток.
Для осуществления сканирования телескоп комбинирует несколько видов вращений. За счёт вращения вокруг собственной оси телескопа осуществляется основное сканирование в ходе которого оба телескопа снимают кольцевой участок небосвода высотой 0,7 градуса[9]. За счёт прецессии осуществляется медленный поворот этого кольцевого участка[10].
Из-за постоянного вращения усложняется связь с Землёй. Традиционно используемые параболические антенны потребовали бы механического привода, который бы значительно возмущал положение телескопа, снижая точность данных. Поэтому на торце аппарата установлена группа фазированных антенных решёток, которые используют электронное отклонение луча[11].
Стоимость
ЕКА предполагает общую стоимость проекта, включающую стоимость аппарата, средств выведения и наземного контроля, равной приблизительно 577 млн евро. Контракт на разработку и постройку самого телескопа, стоимостью 317 млн евро, получила европейская компания EADS Astrium. Стоимость последующей научной обработки данных (будет разделена между странами участницами ЕКА) оценивается в €120 млн.
Запуск
Запуск телескопа первоначально был намечен на 20 ноября 2013 года с космодрома Куру во французской Гвиане, посредством ракеты-носителя «Союз» в сочетании с разгонным блоком «Фрегат»[12]. Однако, из-за проблем с такими же, как на «Гайе», транспондерами на другом неназванном космическом аппарате, которые слишком быстро деградировали, было решено, что запуск состоится в окне между 17 декабря 2013 и 5 января 2014 года[13].
Запуск состоялся 19 декабря 2013 года в 09:12:18 UTC[14][15], в 09:54 UTC (13:54 мск) космический аппарат отделился от разгонного блока «Фрегат».[16]
8 января 2014 года аппарат успешно достиг своей целевой орбиты вокруг точки L2. Параметры орбиты — 263 x 707 x 370 тыс. км, полный оборот по орбите около 180 дней[17]. В последующие четыре месяца аппарат продолжил тестирование и калибровку бортовых приборов[17].
Орбита
После старта Gaia потребовалось три недели для того, чтобы достигнуть своей орбиты в окрестностях второй точки Лагранжа (L2), отдалённой от земли на 1,5 миллиона километров, что приблизительно в четыре раза больше, чем отдаление Луны от Земли. Период обращения по орбите Лиссажу будет составлять около 180 дней, расстояние до L2 — от 270 до 707 тысяч километров[1][17]. На орбите вокруг этой точки гравитационного равновесия, приблизительно на неизменном удалении от Земли и Солнца, телескоп будет находиться в стабильных условиях, недоступных на околоземной орбите. За несколько лет работы аппарату почти не потребуется включений двигателя для коррекции собственной орбиты.
Запланированная длительность миссии
Gaia рассчитан на пять лет эксплуатации. Орбита спутника рассчитана так, чтобы в течение примерно 6 лет не попадать в область тени или полутени от Земли, так как даже короткое затмение приведёт к потере энергоснабжения и значительному тепловому шоку[18][19].
За весь срок работы каждый запланированный объект будет наблюдаться около 70 раз. Многократные измерения положения звёзд позволят получить данные об их собственном движении.
На октябрь 2020 года миссия была продлена до конца 2022 года. В 2022 году было принято решение о продлении миссии до конца 2025 года[20][21].
Научные результаты
- В сентябре 2016 года научной командой GAIA опубликован первый набор данных (Шаблон:Lang-en, Шаблон:Нп5)[22][23], составленный по результатам наблюдений за 14 месяцев с июля 2014 по сентябрь 2015 года. В данном наборе опубликованы позиции (с точностью около 10 mas) и яркость 1,1 миллиарда звёзд[24], а также рассчитаны подробные параметры для более чем 2 миллионов звёзд, общих для Gaia и Шаблон:Iw (Шаблон:Lang-en2 — Шаблон:Lang-en2), с точностью позиций в 0,3 ± 0,3 mas и точностью определения собственного движения 1 mas в год. В составе набора DR1 также зафиксированы кривые блеска около 3 тыс. цефеид и звёзд типа RR Лиры[23]
- 25 апреля 2018 года Европейское космическое агентство на своём сайте[25] сообщило о создании самой детализированной в истории человечества трёхмерной карты нашей галактики, содержащей информацию о точном расположении и передвижении почти 1,7 млрд звёзд, а также о 14 тыс. астероидах Солнечной системы. Второй набор данных (Шаблон:Lang-en, Шаблон:Нп5) проходил в период с 25.07.2014 по 23.05.2016. Планируется, что Gaia будет передавать информацию на Землю до 2020 года для улучшения трёхмерной карты[26]
- 19 сентября 2018 года астрономы объявили об открытии подструктур в Млечном Пути, вызванных гравитационным возмущением, которое произошло 300—900 миллионов лет назад. Гравитационное возмущение произошло в результате столкновения Млечного Пути с галактикой в Стрельце[27]
- 20 сентября 2018 года была опубликована работа на основе данных телескопа Gaia, в которой объявлено об открытии звёзд, прибывших в Млечный Путь извне[28]
- В ноябре 2018 года был открыт новый спутник Млечного Пути — галактика Насос 2. По размеру она схожа с Большим Магеллановым Облаком, хотя в десять тысяч раз более тусклая. На момент открытия поверхностная яркость галактики Насос 2 являлась самой низкой среди всех известных галактик, также она примерно в 100 раз более рассеянная, чем так называемые ультрадиффузные галактики[29][30][31][32][33]
- К августу 2019 года учёные из Санкт-Петербургского государственного университета проанализировали информацию, полученную от европейского космического телескопа Gaia, и уточнили данные о движении и точном местоположении нескольких миллионов звёзд[34]
- В декабре 2019 года было обнаружено звёздное скопление Шаблон:Нп5[35]. Возраст вновь открытого скопления составляет 117 млн лет и оно находится на окраине Млечного пути, вблизи Магелланового газового потока, соединяющего Млечный путь с Большим и Малым Магеллановыми Облаками. Учёные смогли уточнить расстояние до Магелланова потока, которое до сих пор было трудно оценить. Согласно этим новым данным, расстояние до края Магелланова потока составляет около 90 тыс. св. лет — что примерно вдвое меньше, по сравнению с предыдущими оценками[36]
- В январе 2020 года была обнаружена «волна Рэдклиффа» — мощный поток из газа и новорождённых звёзд[37][38]
- 3 декабря 2020 года был опубликован третий набор данных Шаблон:Нп5, ещё более детализирующий и дополняющий трёхмерную карту Млечного Пути, составленную по результатам наблюдений за 34 месяца с 25 июля 2014 года по 28 мая 2017 года[39]. Данный набор содержит информацию о точном расположении и передвижении 1,8 млрд звёзд.[40]
- Около 40 карликовых галактик, обнаруженных с помощью космического телескопа Gaia в пределах 1,4 млн св. лет от Млечного Пути, движутся намного быстрее, чем другие галактики, такие как Шаблон:Iw или карликовая эллиптическая галактика в Стрельце. Скорости этих галактик говорят о том, что они приблизились к Млечному Пути около 2 млрд лет назад[41]
- 13 июня 2022 года опубликован второй набор данных финальной версии третьего каталога (Шаблон:Lang-en, Шаблон:Нп5).[42][43][44][45]
Галерея
- Изображения
-
По данным финальной версии третьего каталога (Шаблон:Lang-en, Шаблон:Нп5) четыре карты галактики Млечный Путь: лучевая скорость (cверху слева), собственное движение (внизу слева); межзвездная пыль (cверху справа); и металличность (внизу справа).[46]
-
Визуализация того, как Gaia сканировала небо в течение первых 14 месяцев своей работы, с июля 2014 года по сентябрь 2015 года. Спутник сканирует большие круги на небе, при этом каждое сканирование длится около 6 часов.[47]
-
Иллюстрация формул Оорта, описывающих кривую, полученную при построении зависимости угловых скоростей от галактической долготы.[48][49]
-
События Шаблон:Нп5 на карте галактики, наблюдаемые Gaia с 2014 по 2018 год[50][51]
-
Данные из третьего набора данных Шаблон:Нп5 показывают, как звезды вытягиваются из Малого Магелланова Облака и направляются к соседнему Большому Магелланову Облаку, образуя звездный мост в космосе.
-
Орбиты более 150 000 астероидов по данным финальной версии третьего каталога (Шаблон:Lang-en, Шаблон:Нп5), от внутренних частей Солнечной системы до троянских астероидов на расстоянии Юпитера, с разными цветовыми кодами. Желтый круг в центре представляет Солнце. Синий представляет внутреннюю часть Солнечной системы, где находятся околоземные астероиды, пересекающие Марс и планеты земной группы. Главный пояс между Марсом и Юпитером окрашен в зеленый цвет. Трояны Юпитера красные.
-
Нанесено положение каждого астероида на 13 июня 2022 года. Каждый астероид представляет собой сегмент, представляющий его движение за 10 дней. Внутренние тела движутся быстрее вокруг Солнца (желтый кружок в центре). Синий представляет внутреннюю часть Солнечной системы, где находятся околоземные астероиды, пересекающие Марс и планеты земной группы. Главный пояс между Марсом и Юпитером окрашен в зеленый цвет. Два оранжевых «облака» соответствуют троянским астероидам Юпитера.
Примечания
Ссылки
- Страница Гайи на сайте ЕКАШаблон:Ref-en
- Архив данных GaiaШаблон:Ref-en
- Gaia info sheetШаблон:Ref-en
- Подробное описание проекта на русском языке / Коллективный блог, автор Astronom, 24.05.2012
- Prospects for Gaia and other space-based surveys, arXiv: astro-ph/0610244, 2006 — Обзор ожидаемых научных результатовШаблон:Ref-en
- Клионер С. А. «GAIA: состояние и перспективы европейского астрометрического проекта»Шаблон:Недоступная ссылка — презентация на Первой Московской астрометрической школе «Проблемы современной астрометрии»
Шаблон:ВС Шаблон:Европейское космическое агентство Шаблон:Космические телескопы
- ↑ 1,0 1,1 Шаблон:Cite web
- ↑ Gaia launch set for 19 December. Шаблон:WaybackШаблон:Ref-en
- ↑ Шаблон:Cite news
- ↑ Сегодня состоится запуск спутника Gaia Шаблон:Wayback 19 декабря 2013
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ «Для космического телескопа Gaia собрана самая большая CCD-матрица» Шаблон:Wayback // 3DNews, 11.07.2011.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Gaia Instrument Information. Gaia Mission Section Шаблон:Wayback // spaceflight101, 2013
- ↑ 9,0 9,1 The Gaia Telescopes Шаблон:Wayback, Carme Jordi 2009-08-25
- ↑ 10,0 10,1 Analysis of the Gaia orbit around L2 Шаблон:Wayback, 2009
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite news
- ↑ Запуск в космос «самой большой цифровой камеры в мире» отложили до декабря Шаблон:Wayback // Lenta.ru, 24 окт 2013
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ «Союз-СТ-Б» с телескопом «Гайя» стартовал с космодрома Куру Шаблон:Wayback // НК, 19.12.2013
- ↑ Европейский телескоп успешно отделился от разгонного блока Шаблон:Wayback // НК, 19.12.2013
- ↑ 17,0 17,1 17,2 Gaia enters its operational orbit Шаблон:Wayback, The European Space Agency (ESA) 2014-01-08
- ↑ Шаблон:Cite news
- ↑ Gaia: The L2 Orbit Шаблон:Wayback, Fran¸cois Mignard 2009-08-25
- ↑ EXTENDED OPERATIONS CONFIRMED FOR SCIENCE MISSIONS Шаблон:WaybackШаблон:Ref-en
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 23,0 23,1 Gaia Data Release 1: Summary of the astrometric, photometric, and survey properties Шаблон:Wayback / Gaia Collaboration, Brown, A.G.A., Vallenari, A., et al., 2016b; Astronomy & Astrophysics manuscript no. aa29512-16, September 9, 2016Шаблон:Ref-en
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite arXiv
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite news
- ↑ Шаблон:Cite news
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ François Hammer et al. Gaia EDR3 proper motions of Milky Way dwarfs. II: Velocities, Total Energy and Angular Momentum Шаблон:Wayback, Submitted on 23 Sep 2021 (v1), last revised 26 Nov 2021 (this version, v4) (PDF Шаблон:Wayback, ResearchGate Шаблон:Wayback, April 2021)
- ↑ Шаблон:Internetquelle Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Internetquelle Шаблон:Cite web
- ↑ Алексей Понятов «Gaia»: новый взгляд на небо // Наука и жизнь, 2022, № 9. — с. 10 - 16
- ↑ Алексей Понятов значимых событий 2022 года в астрономии и физике 3. Новые данные "GAIA" // Наука и жизнь, 2023, № 2. — с. 30 - 31
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite arXiv
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite arXiv