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 .
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 .
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 .
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.
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.
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 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.
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.