Вклад Гайи в астрономию
За последнее десятилетие космический телескоп Европейского космического агентства Гайя раскрыл природу, историю и поведение миллиардов звёзд. Наш первопроходец в изучении звёздного неба изменил наше представление о космосе вокруг нас, показав, что звёздные скопления связаны между собой больше, чем ожидалось, на огромных расстояниях.
Понимание Млечного Пути и его звёзд — вот для чего был создан Гайя, и телескоп определённо справился с этой задачей.
После более чем десяти лет наблюдений за нашим небом Гайя теперь уходит на «пенсию», хотя большая часть её данных ещё не опубликована. Однако первые релизы данных миссии уже позволили точно определить расположение, движение и яркость звёзд в нашей галактике, что позволило нам понять этих обитателей Млечного Пути как никогда раньше.
С 2014 года Гайя составила карту того, как разные звёзды движутся в пространстве, и определила их местонахождение более точно, чем когда-либо. Телескоп наблюдал, как они сжимаются и расширяются, обнаружил удивительные «звёздные землетрясения», следил за тем, как звёзды растут, эволюционируют и кристаллизуются, умирая, и нашёл звёздных путешественников, ищущих убежища в нашей галактике после того, как их выгнали из своих собственных. Создана самая большая и точная многомерная карта нашей галактики.
Гайя тщательно сканировала содержимое нашей галактики, чтобы понять звёздные скопления.
Типы скоплений
Существует два типа скоплений:
* рассеянные скопления — небольшие собрания из сотен или тысяч звёзд, обычно расположенные ближе к основному диску галактики;
* шаровые скопления — находятся на внешних краях или в центральных регионах галактики и могут содержать миллионы звёздных жителей.
Большинство звёзд рождаются и растут вместе в скоплениях, но звёздные семьи не остаются вместе навсегда; со временем звёзды рассеиваются среди более широкой популяции звёзд Млечного Пути.
Что Гайя рассказала нам о них?
Гайя собрала триллионы наблюдений за миллиардами звёзд, создав беспрецедентно точные каталоги данных, наполненные информацией о движении звёзд, их возрасте, местоположении и многом другом.
Новые открытия
Космический корабль провёл «перепись» скоплений, составив карту их расположения, определив их основные характеристики (возраст, размер, расстояние, состав, внутренние и внешние движения и многое другое) и отделив настоящие звёздные скопления от случайных совпадений на небе (астеризмов).
Для этого Гайя внимательно следит за звёздами, которые, как считается, являются членами данного скопления, наблюдая, движутся ли они одинаково, и используя точную фотометрию (измеряя свет, исходящий от звезды), чтобы выяснить, одинаковы ли они по возрасту и находятся ли на одинаковом расстоянии от нас.
«Благодаря Гайе мы можем находить и удалять звёзды-изгои, которые на самом деле не принадлежат к скоплению, что делает все наши научные исследования гораздо более точными», — говорит Антонелла Валленари из Падовской астрономической обсерватории (INAF), Италия, и заместитель председателя Консорциума по обработке и анализу данных Гайи (DPAC).
«Мы также можем найти невероятное количество новых скоплений. Гайя может обнаружить и сгруппировать звёзды, которые родились вместе и движутся одинаково, даже если они разбросаны по космосу. Мы использовали Гайю, чтобы найти новые рассеянные скопления, начиная от очень маленьких — всего несколько пар движущихся вместе звёзд, — и до нескольких тысяч».
Гайя произвела революцию в нашем представлении о районе Солнечной системы, позволив учёным всесторонне нанести на карту все звёзды и межзвёздное «вещество» вблизи Солнца так, как они не могли этого сделать раньше.
Карты Гайи также выявили структуру тёмных молекулярных облаков; многочисленные молодые скопления, звёздные ассоциации и звёздные потоки в пространстве рядом с нами; и новорождённые звёзды (включая «Молодые звёздные объекты»), выходящие из своих облаков рождения.
Учёные также использовали Гайю для изучения диффузных «корон» звёзд вокруг скоплений, приливных хвостов (подробнее об этом позже) и кластерных семейств, прослеживая, как звёзды формируются вблизи Солнца.
Новые горизонты
Гайя также обнаружила, что крупномасштабная галактическая динамика влияет на то, как образуются молодые звёздные скопления, и на то, как они в конечном итоге растворяются.
Гайя также показала, что структуры, напоминающие потоки, бусины, струны, жемчужины, змеи, кольца или нити звёзд, довольно распространены при формировании молодых скоплений, и эти структуры остаются видимыми в течение миллионов лет по всему Млечному Пути.
По мере того как скопления движутся по Млечному Пути, они сталкиваются с различными скоплениями материи, от молекулярных облаков до тёмной материи и «бара» звёзд, прорезающего центр нашей галактики. Эти взаимодействия тянут скопления и растягивают их, создавая длинные «приливные» хвосты из звёзд и газа.
«Приливные хвосты — это не просто остатки прошлого скопления: это мощные динамические индикаторы, которые рассказывают историю жизни скопления и его места в галактике», — говорит Тереза Ера́бкова из Масары́кского университета, Чехия, эксперт по звездообразованию и постоянный пользователь данных Гайи.
«Исторически мы видели эти хвосты только вокруг скоплений в более разреженных областях Млечного Пути, поскольку они лучше выделяются на фоне более пустого неба. Было гораздо сложнее обнаружить их в самых плотных регионах нашей галактики — но Гайя изменила всё это».
Благодаря высокоточной астрометрии Гайи учёные смогли обнаружить вытянутые хвосты вокруг скопления Гиады и проследить кинематику хвостов вокруг скопления Волосы Вероники. Гайя также изучила свойства самих хвостов, обнаружив, что они часто бывают асимметричны по плотности и длине.
Скопления Гиады, например, хотя и кажутся скромными по размеру, имеют приливные хвосты, которые простираются на огромные участки неба — молчаливое свидетельство происхождения, эволюции и продолжающегося растворения скопления в галактике.
«Поле развивается стремительно и добилось прогресса даже с тех пор, как мы обнаружили хвосты Гиады», — добавляет Тереза. «Исследователи сейчас используют методы, основанные на данных Гайи, чтобы обнаружить приливные особенности в других близлежащих рассеянных скоплениях, таких как Волосы Вероники, Бланко 1, NGC 752, Прэсепе и других».
Важно отметить, что Гайя определила звёзды, которые покинули своё место рождения. Это важно для понимания скоплений и их жителей, а также для выявления более свежих приливных особенностей.
Гайя показала, что открытые скопления больше не рассматриваются как изолированные объекты, а как динамически развивающиеся структуры, медленно растворяющиеся в нашей галактике и оставляющие следы своей прошлой жизни.
«Текущие усилия сосредоточены на обнаружении большего количества приливных хвостов, продвижении к более крупным объектам и более слабым пределам, а также на уточнении того, что мы знаем о составляющих звёздах», — добавляет Тереза. «По мере улучшения данных и появления новых методов наша способность реконструировать прошлую жизнь скоплений будет только расти».
Гайя завершила свои наблюдения за сканированием неба, и по состоянию на март 2025 года тихо вращается вокруг Солнца на своей орбите ухода на покой. Подавляющее большинство данных, собранных космическим кораблём, ещё не опубликовано, и планируется выпустить пару огромных массивов данных к концу десятилетия.