Користувач:Viktoriia Borshchenko/Чернетка/Вимір

Gaia — космічний телескоп Європейського космічного агентства (ESA), який з високою точністю досліджує все небо в трьох вимірах . Він спеціалізується на об’єктах з величиною від 3 до 21, тому найяскравіші зірки нічного неба, такі як Сіріус або Альфа Центавра, не вловлюються. Близько одного відсотка зірок у Чумацькому Шляху зареєстровано астрометрично , фотометрично та спектроскопічно з безпрецедентною точністю. На додаток до точного тривимірного положення, напрямок руху об'єкта також визначається шляхом повторного спостереження. Для об’єктів із зоряною величиною 16 і більше також аналізується спектр , з якого можна визначити радіальну швидкість , спектральний клас , температуру, фактичну світність та інші дані.

Місія Gaia є науковою наступницею місії ESA Hipparcos (1989–1993) і в кінцевому підсумку призначена для визначення позицій у 200 разів точніше, дослідження в 10 000 разів більшої кількості об’єктів і отримання в 100 000 разів більшої кількості даних, ніж попередня місія. Для цього космічний зонд знаходиться на орбіті Ліссажу навколо точки Лагранжа L2 Сонце-Земля .

Назва Gaia спочатку була абревіатурою від « Глобальний астрометричний інтерферометр для астрофізики » .​  Він мав на увазі техніку оптичної інтерферометрії , спочатку заплановану для цього телескопа .  Назва була збережена, незважаючи на зміну принципу вимірювання під час планування, але написання було змінено з GAIA на Gaia . Ім'я також є посиланням на богиню-матір землі Гею з грецької міфології.

ESA підтвердило Gaia як пріоритетну місію в 2000 році та замовило будівництво космічного корабля в 2006 році. Зонд і корисне навантаження були виготовлені європейськими компаніями. Запуск відбувся 19 грудня 2013 року. Основна місія тривала до 25 липня 2019 року, але була попередньо продовжена до кінця 2025 року.

З початку місії було опубліковано чотири каталоги: Gaia DR1 з 1,1 мільярда об’єктів, Gaia DR2 з 1,7 мільярда об’єктів, Gaia EDR3 і Gaia DR3 з 1,8 мільярда об’єктів. Було оголошено про подальше розширення та вдосконалення каталогів. Усі опубліковані дані доступні широкому загалу в базі даних в Інтернеті.

Gaia була ініційована Леннартом Ліндегреном і Майклом Перріменом , які разом отримали премію Шоу в 2022 році і вже брали значну участь у його попереднику Hipparcos .

Наукові цілі [ ред . | Редагувати вихідний код ]

Високоточне вимірювання небесних об'єктів вимагає безперервного спостереження. Спостереження з Землі піддаються багатьом джерелам перешкод, наприклад, вібрації телескопа, викликані мікроземлетрусами або викривленням, викликаним заломленням світла в шарах повітря, турбулентності в земній атмосфері, змінам виміряних значень через до коливань температури, зміни тиску повітря, вологості повітря, кута спостереження, серпанку, хмар тощо. Тільки з космосу можливі спостереження з бажаною точністю.

Згідно з моделями, точність позиції та паралакса буде кращою за 25 мкс (мікрокутових секунд ) для яскравих зірок ( зоряна величина G-діапазону  < 15) і впаде приблизно до 300 мкс для найслабших зірок (при G = 20), залежно від на спектральний клас.  Останнє значення все ще краще, ніж найточніші вимірювання на сьогоднішній день на дуже яскравих зірках (від 500 до 2000 мкс, проведені в рамках місії Hipparcos).  Згідно з оцінками напередодні місії, Gaia повинна знайти об'єкти наступних розмірів і описати їх даними:

• Більше 1 мільярда об'єктів величиною до 20 зоряної величини вимірюються в діапазоні мікрокутових секунд і визначаються їх величина і кольори.
• Для найяскравіших від 100 до 200 мільйонів зірок із зоряною величиною до 16 Gaia також надасть спектри з добре роздільною здатністю , за якими можна визначити радіальну швидкість, температуру, поверхневу гравітацію та хімічний склад.
• До мільйона астероїдів і комет у Сонячній системі .
• 10 000–50 000 екзопланет за межами Сонячної системи.
• 50 000 коричневих карликів .
• Кілька сотень тисяч білих карликів .
• Понад 20 000 наднових .
• Сотні тисяч активних галактик і 500 000 квазарів .

Чумацький Шлях

Місія Gaia вивчає походження та еволюцію Чумацького Шляху . Для цього Gaia визначає положення, відстані ( паралакси ) і рухи ( власні рухи , радіальні швидкості ) понад мільярда з понад 100 мільярдів зірок у Чумацькому Шляху з безпрецедентною точністю .  Кожна зірка була знята приблизно 70 разів протягом номінальної тривалості місії. Це було в середньому 40 мільйонів спостережень зірок на день. Рух зірок і їхнє затінення пиловими й газовими хмарами дає змогу по-новому зрозуміти розподіл зоряної, міжзоряної та темної матерії . За допомогою Gaia можна визначити паралакси  приблизно до 20-ї зоряної величини . Для зірок до 15-ї зоряної величини відстані біля центру Чумацького Шляху (8 кпк) усе ще можна визначити з точністю близько 20 відсотків.

Еволюція зірок [ ред . | Редагувати вихідний код ]

Окрім інформації про структуру та розвиток Чумацького Шляху, ці дані дають нові знання про внутрішню структуру , формування та розвиток зірок . Визначаючи більш точні дані про положення та відстані, абсолютну світність окремих зірок можна визначити набагато точніше, ніж раніше. Дані вимірювань, зібрані Gaia, надають інформацію про те, де, коли і як утворилися зірки та як вони збагачують своє оточення речовиною після смерті. Визначаючи спектри та напрямки руху, було виявлено групи зірок, які мають подібний вік, склад і спільне походження.

Змінні зірки [ ред . | Редагувати вихідний код ]

Результатом повторних вимірювань є комп’ютерне виявлення змінних зірок, таких як цефеїди та зірки RR Ліри, з додатковими даними та спектрами. Крім того, несподівані фотометричні зміни, такі як B. зареєстровані за допомогою окультацій  , гравітаційного лінзування або наднових і негайно опубліковані.

Подвійні та кратні зірки [ Редагувати | Редагувати вихідний код ]

Місія має на меті розпізнати численні подвійні та кратні зірки та покращити наше розуміння їх. Коливання нероздільних подвійних зірок , які накладаються на вимірювання паралакса та вимірювання руху, можна використовувати для пояснення таких систем. Періодичні фотометричні зміни реєструються та аналізуються.

Екзопланети [ редагувати | Редагувати вихідний код ]

Спостереження дозволяють виявити екзопланети з масами, подібними до Юпітера, і багаторічними орбітами на основі рухів зірки навколо загального барицентру, включаючи визначення мас. Перехідна область між великими екзопланетами і коричневими карликами визначена більш точно.

Об'єкти Сонячної системи [ ред . | Редагувати вихідний код ]

Gaia виявляє всі об’єкти в небі, крім тих, які мають дуже високу видиму швидкість понад 15 мас/с. Рухи в основному реєструються в напрямку сканування. Сильні рухи впоперек напрямку сканування призводять до того, що об’єкт виходить за межі вікна сканування протягом періоду експозиції та відхиляється як неправильне вимірювання.  Однак, оскільки Gaia сканує в різних напрямках протягом місії, існує можливість захопити той самий об'єкт під більш вигідним кутом. Порівняно сильний рух об’єктів у Сонячній системі ( Solar System Objects, SSO) призводить до того, що вони виглядають витягнутими, а не точковими на датчику.

Головний пояс астероїдів [ редагувати | Редагувати вихідний код ]

Планети в Сонячній системі занадто великі і часто занадто яскраві, щоб їх виявила Гея. Астероїди та комети добре підходять для виявлення, і Gaia отримає дуже точні орбітальні дані для багатьох із цих об’єктів. Gaia також знайде нові об'єкти, розташовані далеко від площини екліптики або в межах орбіти Землі. Проект Gaia видає наукові сповіщення, щоб знайдені об’єкти можна було відслідковувати за допомогою земних спостережень і було зроблено достатню кількість спостережень, щоб орбітальні дані можна було обчислити досить точно, і об’єкти не були втрачені знову. Для об’єктів, які наближаються один до одного під час фази спостереження, Gaia виконує обчислення маси. Очікується, що більшість знайдених об’єктів є астероїдами головного поясу.

Навколоземні об'єкти [ Редагувати | Редагувати вихідний код ]

Загалом очікується вимірювання кількох тисяч навколоземних об’єктів (ОСЗ), як астероїдів, так і комет. Оскільки Gaia записує об’єкти з іншої перспективи, ніж з Землі, можна також виміряти деякі об’єкти, які важко спостерігати з Землі, оскільки вони затемнені сонцем. Gaia також призначена для пошуку об'єктів на орбіті Землі. Вимірювання орбітальних збурень дозволить обчислити масу приблизно 150 астероїдів.

Об'єкти поясу Койпера [ ред . | Редагувати вихідний код ]

Більшість об’єктів поясу Койпера занадто слабкі для виявлення, але найбільші об’єкти знайдені. У 2009 році в поясі Койпера було відомо близько 800 об'єктів. Транснептунові об’єкти та кентаври , як правило, дуже слабкі, тому відомо, що лише близько 65 із них мають яскравість понад 20 маг., а 138 — яскравіше 21 маг. Відповідно, Gaia може знайти лише кілька нових таких об’єктів, а також ті, що знаходяться в напрямку Чумацького Шляху, які важко виявити або які мають великий нахил орбіти та розташовані далеко від екліптики. Серед них Gaia також розпізнає двійкові об'єкти .

Локальна група

Роздільна здатність Gaia достатня для виявлення найяскравіших зірок у локальній групі . Низку сусідніх галактик Чумацького Шляху, таких як Галактика Андромеди та Магелланові Хмари, можна вивчати таким чином. Для далеких карликових галактик буде лише кілька найяскравіших зірок, а для сусідніх галактик — від тисяч до мільйонів зірок. Кулясті скупчення та карликові галактики, такі як Fornax , Sculptor і Sextans , зареєстровані разом із тисячами зірок. Досліджується взаємодія галактик, зокрема видно, як Чумацький Шлях взаємодіє з Магеллановими Хмарами. Навіть рух зірок у карликових галактиках можна записати. Усі ці спостереження підходять для визначення впливу темної матерії на рух зірок.

Невирішені галактики та квазари Редагувати вихідний код ]

Gaia призначена для захоплення мільйонів далеких галактик і отримання з них фотометричних даних. Знайдені квазари повинні служити орієнтирами для оптичних і радіоастрономічних систем відліку.  Невирішене означає, що ці об’єкти є точковими джерелами світла з точки зору Геї.

Астрофізика та фундаментальні дослідження [ ред . | Редагувати вихідний код ]

Можлива зміна з часом гравітаційної постійної G (точніше:) слід реєструвати з точністю краще ніж 10 ⁻¹³ /рік. Релятивістське відхилення світла від сили тяжіння Сонця буде виміряно з відносною точністю приблизно в одну мільйонну, а відхилення світла від сили тяжіння планет буде безпосередньо продемонстровано вперше.

Гея також може надати інформацію про розподіл темної матерії в галактиці, наприклад, є припущення, що може бути концентрація в галактичній площині.

Вартість [ Редагувати | Редагувати вихідний код ]

Вартість первинної місії від попереднього запуску, наземного контролю та вивчення корисного навантаження до номінального завершення місії в липні 2019 року оцінюється в 740 мільйонів євро. Сам зонд коштував 450 мільйонів євро. Це не включає витрати близько 250 мільйонів євро для консорціуму DPAC , який проводить редакцію наукових даних . Ці витрати понесли країни-учасниці та інститути, а не ESA. Члени DPAC походять з 20 європейських країн: Бельгії, Данії, Німеччини, Естонії, Фінляндії, Франції, Греції, Ірландії, Італії, Нідерландів, Австрії, Польщі, Португалії, Словенії, Іспанії, Швейцарії, Швеції, Чехії, Угорщини, Великобританії, також з Алжиру, Бразилії, Ізраїлю та США. Проте ESA робить значний внесок у DPAC, надаючи центральний центр обробки даних і обчислень ESAC у Віллафранка-дель-Кастільо поблизу Мадрида.

Участь промисловості [ ред . | Редагувати вихідний код ]

У лютому 2006 року ESA доручило компанії EADS Astrium , яка зараз є частиною Airbus Defence and Space (Airbus DS), створити Gaia. 11 травня 2006 року ESA та Astrium підписали контракт на будівництво Gaia.

Генеральним підрядником для розробки та будівництва зонда і корисного вантажу була обрана компанія Astrium. Корисне навантаження було створено під керівництвом Airbus DS у Тулузі , механічний сервісний модуль — Airbus DS у Фрідріхсгафені , а електричний — Airbus DS у Стівенаджі . Було укладено близько 80 контрактів з 50 компаніями з 15 країн Європи; три були укладені з компаніями в США. У проекті було задіяно близько 2500-3000 людей.