Gaia, Terima Kasih Untuk Peta Nebula 3D

Orion Nebula by gaia

Gaia – Pernah bertanya-tanya bagaimana rasanya terbang melalui Nebula Orion dengan semua bintangnya yang baru lahir? Atau berdengung melalui Nebula California? Tentu saja, kita telah melihat simulasi “lintasan” nebula di TV dan film fiksi ilmiah dan di kubah planetarium.

Tapi, bagaimana jika kita memiliki pesawat luar angkasa berkecepatan warp dan dapat memetakan jalur melalui hal yang nyata?

<img onload=
Orion Nebula Cloud by gaia

Hal pertama yang kita perlukan adalah data akurat tentang wilayah ruang itu. Di situlah model 3D dengan pengukuran jarak yang tepat ke bintang dan objek lain akan sangat berguna.

Hari ini, kita memang tidak terbang dengan pesawat ruang angkasa ke bintang-bintang, tetapi kta memiliki navigator yang menunjukkan jalan kepada kita. Ini disebut pesawat ruang angkasa Gaia, dan menggunakan sepasang teleskop untuk melakukan astrometri berbasis ruang angkasa .

Tujuannya adalah untuk mengukur jarak ke lebih dari satu miliar bintang di galaksi kita dari titik LaGrange 2 Bumi. Memiliki jarak akurat ke objek di seluruh galaksi memberikan tampilan 3D lengkap dari Bima Sakti.

Gaia Membantu Mengukur Nebula

Namun, karya Gaia membantu lebih dari sekadar astrometri. Datanya memungkinkan tim ilmuwan untuk membuat tampilan 3D realistis dari nebula Orion A dan California. Model-model itu akan membantu mereka memahami mengapa yang satu adalah raksasa yang membentuk bintang dan yang lainnya diam.

Mengungkap Nebula 3D

Rekonstruksi 3D baru yang ditunjukkan dalam video di bawah ini dilakukan oleh Sara Rezaei Khoshbakht (Institut Max Planck di Heidelberg) dan Jouni Kainulainen (Universitas Chalmers, Gothenberg). Pekerjaan mereka menunjukkan Orion A (di kompleks Orion Molecular Cloud) dan nebula California dengan cara baru. Dari Bumi, awan-awan ini tampak agak mirip, dengan beberapa perbedaan dalam strukturnya. Namun, para astronom tidak memiliki perasaan yang baik untuk ukuran dan bentuk tiga dimensi mereka.

Animasi ini menunjukkan Orion A Molecular Cloud dalam rekonstruksi 3D menggunakan 60.000 bintang sebagai probe kepunahan dengan perkiraan jarak yang tepat. Pengukuran didasarkan pada katalog bintang Gaia EDR3. Sumbu x, y, z diberikan dalam parsec dengan bumi menjadi titik nol. Resolusi spasial adalah 5 parsec (15 tahun cahaya). Atas perkenan Sara Rezaei Khoshbakht, Jouni Kainulainen, Max-Planck-Institut für Astronomie

<img onload=
california cloud by gaia
<img onload=
Orion cloud by gaia

Orion A dalam 3D menghadirkan tampilan yang jauh berbeda, seperti terlihat pada video ini (atas). Ini memiliki struktur filamen yang sangat padat dan cukup kompleks. Ini jauh lebih padat daripada Nebula California dan memiliki kondensasi tebal di sepanjang punggungan gas dan debu yang menonjol. Seperti yang kita semua tahu, itu juga merupakan wilayah pembentuk bintang yang sibuk.

Nebula California hampir dari sudut pandang kita. Lebarnya sekitar 500 tahun cahaya, jadi para astronom tidak hanya memiliki satu pengukuran jarak utama untuk itu. Dalam 3D (bawah), bagaimanapun, terlihat cukup datar dan menunjukkan sejumlah kecil struktur filamen dan daerah padat. Ia juga memiliki gelembung besar yang memanjang di bawah awan utama. Data Gaia menunjukkan bahwa itu tidak sepadat yang diperkirakan para astronom. Itu mungkin menjelaskan mengapa wilayah kelahiran bintang tidak seramai awan Orion A.

Merekonstruksi Nebula

Untuk membuat rekonstruksi 3D, kedua ilmuwan tersebut menggunakan metode yang pertama kali dikembangkan Rezai Khoshbakht untuk gelar Ph.D. riset. Mereka memasukkan data yang dihasilkan Gaia saat mempelajari cahaya bintang saat melewati gas dan debu nebula. “Kita menganalisis dan mengkorelasikan cahaya dari 160.000 dan 60.000 bintang untuk California dan Orion A Clouds, masing-masing,” katanya dalam siaran pers baru -baru ini .

Dari data tersebut, mereka merekonstruksi bentuk awan dan kerapatannya pada resolusi hanya 15 tahun cahaya. Ini adalah tambahan yang berharga untuk kotak peralatan pengukur nebula. Untuk satu hal, ini memberikan ide yang jauh lebih baik tentang mengapa beberapa nebula adalah monster pembentuk bintang dan yang lainnya tidak. Di luar studi saat ini, Rezaei Khoshbakht berencana menggunakan metode yang sama untuk mempelajari seluruh Bima Sakti. Dia akan memetakan distribusi debunya dan mencari tahu bagaimana itu terhubung dengan pembentukan bintang di seluruh galaksi.

Kepadatan Nebula 101

Nebula adalah awan gas dan debu yang muncul di seluruh galaksi kita dan juga terlihat di banyak galaksi lain. Tidak semua dari mereka membuat bintang. Namun, yang memiliki jumlah “bahan pembuat bintang” yang tepat untuk melakukan pekerjaan itu. Di wilayah pembentuk bintang yang khas seperti Nebula Orion, pembentukan bintang dimulai dengan kantong materi yang dingin dan padat. Temperatur yang rendah membuat daerah padat semakin runtuh. Kemudian, daerah tebal mulai memanas di bawah tekanan yang meningkat hingga kondisinya tepat untuk membentuk bintang. Jika sebuah nebula memiliki banyak material, itu cukup efisien sebagai pembuat bintang. Jika tidak terlalu padat, efisiensinya rendah.

Ketika para astronom ingin mengetahui efisiensi pembentukan bintang dari sebuah nebula, secara tradisional mereka harus memperkirakan kepadatannya. Itulah berapa banyak gas dan debu yang ada di awan. Tapi, “perkiraan” tidak sama dengan “akurat”

“Kepadatan adalah jumlah materi yang dikompresi menjadi volume tertentu; itu salah satu sifat penting yang menentukan efisiensi pembentukan bintang,” kata Rezaei Khoshbakht. Dia juga menunjukkan bahwa beberapa awan gas dan debu adalah penghasil bintang yang lebih efisien daripada yang lain. Kepadatan memiliki banyak hubungannya dengan itu.

Kainulainen bekerja untuk menghitung kepadatan benda-benda di luar angkasa, yang bukanlah tugas yang mudah. “Segala sesuatu yang kita lihat ketika kita mengamati benda-benda di luar angkasa adalah proyeksi dua dimensi mereka pada bola langit imajiner,” katanya. Pengamatan konvensional tidak memiliki kedalaman yang dibutuhkan para astronom untuk mendapatkan pengukuran pengukuran yang akurat di ruang angkasa. Sampai sekarang mereka harus mengandalkan kepadatan kolom. Rekonstruksi 3D baru yang dibuat pasangan ini menyediakan alat astrometri canggih untuk memahami kelahiran bintang di nebula di seluruh galaksi.

Peran Astrometri Gaia

Menggunakan data Gaia (dan data dari pengamatan lain) akan memberikan astronom tampilan 3D Bima Sakti yang lebih lengkap. Ini termasuk di mana bintang didistribusikan di seluruh lengan spiral dan inti. Selain itu, galaksi saat ini “menelan” Galaksi Katai Sagitarius. Gaia seharusnya bisa memetakan bintang-bintangnya saat mereka bercampur dengan Bima Sakti. Dan, tentu saja, studi Gaia tentang cahaya bintang saat melewati nebula adalah penting. Ini memberikan petunjuk tentang mesin kelahiran bintang yang menetaskan bintang yang baru lahir di pembibitan bintang.

Tidak berlebihan untuk berpikir bahwa data Gaia akan menjadi bagian dari database bintang untuk waktu yang lama. Mungkin suatu hari nanti, itu bahkan akan membantu membimbing manusia dalam perjalanan yang telah lama ditunggu-tunggu melalui nebula.

Apa Itu Gaia?

Gaia Spacecraft adalah observatorium ruang angkasa Badan Antariksa Eropa (ESA), diluncurkan pada 2013 dan diharapkan beroperasi hingga 2025. Pesawat ruang angkasa ini dirancang untuk astrometri : mengukur posisi, jarak, dan gerakan bintang dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Misi ini bertujuan membangun katalog ruang angkasa 3D terbesar dan paling tepat yang pernah dibuat, dengan total sekitar 1 miliar objek astronomi , terutama bintang, tetapi juga planet, komet, asteroid, dan quasar, antara lainnnya.

Untuk mempelajari posisi dan gerakan yang tepat dari objek targetnya, pesawat ruang angkasa ini memantau masing-masing objek sekitar 70 kali selama lima tahun misi nominal (2014-2019), dan terus melakukannya selama perpanjangannya.

Pesawat ruang angkasa ini memiliki bahan bakar propulsi mikro yang cukup untuk beroperasi hingga sekitar November 2024. Karena detektornya tidak menurun secepat yang diperkirakan, misi tersebut kemungkinan dapat diperpanjang.

Gaia Spacecraft menargetkan objek yang lebih terang dari magnitudo 20 dalam pita fotometrik luas yang mencakup rentang visual yang diperluas antara UV-dekat dan inframerah-dekat; objek tersebut mewakili sekitar 1% dari populasi Bima Sakti.

Selain itu, Gaia Spacecraft diharapkan dapat mendeteksi ribuan hingga puluhan ribu eksoplanet seukuran Jupiter di luar Tata Surya dengan menggunakan metode astrometri, 500.000 quasar di luar galaksi kita dan puluhan ribu asteroid dan komet yang sudah kita dikenal maupun yang baru.

Misi Gaia akan membuat peta tiga dimensi yang tepat dari objek astronomi di seluruh Bima Sakti dan memetakan gerakan mereka, yang mengkodekan asal dan evolusi selanjutnya dari Bima Sakti. Pengukuran spektrofotometri akan memberikan sifat fisik rinci dari semua bintang yang diamati, mengkarakterisasi luminositas mereka , suhu efektif , gravitasi dan komposisi unsur. Sensus bintang besar-besaran ini akan memberikan data pengamatan dasar untuk menganalisis berbagai pertanyaan penting terkait asal usul, struktur, dan sejarah evolusi galaksi Bima Sakti.

<img onload=
peta langit oleh gaia

Sejarah Gaia

Teleskop ruang angkasa Gaia Spacecraft berakar pada misi Hipparcos ESA (1989–1993). Misinya diusulkan pada Oktober 1993 oleh Lennart Lindegren ( Observatorium Lund , Universitas Lund , Swedia) dan Michael Perryman (ESA) sebagai tanggapan atas permintaan proposal untuk program ilmiah jangka panjang Horizon Plus ESA. Ia diadopsi oleh Komite Program Sains ESA sebagai misi landasan nomor 6 pada 13 Oktober 2000, dan fase B2 dari proyek tersebut disahkan pada 9 Februari 2006, dengan EADS Astrium bertanggung jawab atas perangkat kerasnya. Nama “Gaia” awalnya diturunkan sebagai akronim untuk Global Astrometric Interferometer for Astrophysics. Ini mencerminkan teknik optik interferometri yang awalnya direncanakan untuk digunakan pada pesawat ruang angkasa. Sementara metode kerja berkembang selama studi dan akronim tidak lagi berlaku, nama Gaia tetap untuk memberikan kesinambungan dengan proyek.

Total biaya misi ini sekitar €740 juta (~ $1 miliar), termasuk pembuatan, peluncuran, dan operasi darat. Gaia selesai dua tahun di belakang jadwal dan 16% di atas anggaran awal, sebagian besar karena kesulitan yang dihadapi dalam memoles sepuluh cermin karbida silikon Gaia dan perakitan dan pengujian sistem kamera bidang fokus.

Tujuan

Misi luar angkasa Gaia Spacecraft memiliki tujuan sebagai berikut:

  • Untuk menentukan luminositas intrinsik sebuah bintang membutuhkan pengetahuan tentang jaraknya. Salah satu dari sedikit cara untuk mencapai ini tanpa asumsi fisik adalah melalui paralaks bintang, tetapi efek atmosfer dan bias instrumental menurunkan ketepatan pengukuran paralaks. Misalnya, variabel Cepheid digunakan sebagai lilin standar untuk mengukur jarak ke galaksi, tetapi jaraknya sendiri kurang diketahui. Jadi, kuantitas yang bergantung padanya, seperti kecepatan pengembangan alam semesta, tetap tidak akurat. Mengukur jarak mereka secara akurat memiliki dampak besar pada pemahaman galaksi lain dan dengan demikian seluruh kosmos.
  • Pengamatan objek paling redup akan memberikan tampilan fungsi luminositas bintang yang lebih lengkap. Gaia Spacecraft akan mengamati 1 miliar bintang dan benda-benda lain, yang mewakili 1% dari benda-benda tersebut di galaksi Bima Sakti . Semua objek hingga besaran tertentu harus diukur agar memiliki sampel yang tidak bias.
  • Untuk memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang tahap evolusi bintang yang lebih cepat (seperti klasifikasi, frekuensi, korelasi, dan atribut yang diamati secara langsung dari perubahan mendasar yang langka dan perubahan siklus). Ini harus dicapai dengan pemeriksaan rinci dan pemeriksaan ulang sejumlah besar objek selama periode operasi yang panjang. Mengamati sejumlah besar objek di galaksi juga penting untuk memahami dinamika galaksi kita.
  • Mengukur sifat astrometri dan kinematik sebuah bintang diperlukan untuk memahami berbagai populasi bintang, terutama yang paling jauh.

Untuk mencapai tujuan ini, Gaia memiliki tujuan berikut:

  • Tentukan posisi, paralaks, dan gerak tepat tahunan 1 miliar bintang dengan akurasi sekitar 20 mikrodetik ( μas ) pada 15 mag, dan 200 as pada 20 mag.
  • Tentukan posisi bintang pada magnitudo V = 10 hingga ketelitian 7 as—ini setara dengan mengukur posisi hingga dalam diameter rambut dari jarak 1000 km—antara 12 dan 25 as hingga V = 15, dan antara 100 dan 300 as hingga V = 20, tergantung pada warna bintangnya.
    Jarak ke sekitar 20 juta bintang akan diukur dengan presisi 1% atau lebih baik, dan sekitar 200 juta jarak akan diukur lebih baik dari 10%. Jarak akurat hingga 10% akan dicapai sejauh Pusat Galaksi , 30.000 tahun cahaya.
  • Ukur kecepatan tangensial 40 juta bintang hingga presisi lebih baik dari 0,5 km/s.
  • Turunkan parameter atmosfer (suhu efektif, kepunahan antarbintang line-of-sight, gravitasi permukaan, logam) untuk semua bintang yang diamati, ditambah beberapa konten kimia yang lebih rinci untuk target yang lebih terang dari V = 15.
  • Ukur orbit dan kemiringan seribu expo planet atau ekstrasurya secara akurat, tentukan massa sebenarnya menggunakan metode deteksi planet astrometri. Lebih tepatnya mengukur pembelokan cahaya bintang oleh medan gravitasi Matahari, yang diprediksi oleh Teori Relativitas Umum Albert Einstein dan pertama kali dideteksi oleh Arthur Eddington selama gerhana matahari 1919, dan oleh karena itu langsung mengamati struktur ruang -waktu.

Berpotensi untuk menemukan asteroid Apohele dengan orbit yang terletak di antara Bumi dan Matahari, sebuah wilayah yang sulit dipantau oleh teleskop berbasis Bumi karena wilayah ini hanya terlihat di langit saat atau menjelang siang hari.

Gaia diluncurkan oleh Arianespace, menggunakan roket Soyuz ST-B dengan tahap atas Fregat-MT, dari Ensemble de Lancement Soyouz di Kourou di Guyana Prancis pada 19 Desember 2013 pukul 09:12 UTC (06:12 waktu setempat). Satelit terpisah dari bagian atas roket 43 menit setelah diluncurkan pada 09:54 UTC.

Pesawat menuju titik Lagrange Matahari–Bumi L2 yang terletak sekitar 1,5 juta kilometer dari Bumi, tiba di sana 8 Januari 2014.

Titik L2 menyediakan lingkungan gravitasi dan termal yang sangat stabil bagi pesawat ruang angkasa. Di sana ia menggunakan Orbit Lissajous yang menghindari sinar Matahari oleh Bumi, yang akan membatasi jumlah energi matahari yang dapat dihasilkan satelit melalui panel suryanya, serta mengganggu keseimbangan termal pesawat ruang angkasa.

Setelah peluncuran, kerai berdiameter 10 meter dikerahkan. Kerai selalu menghadap Matahari, sehingga menjaga semua komponen teleskop tetap dingin dan memberi daya pada Gaia menggunakan panel surya di permukaannya.

Instrumen Ilmiah

Payload Gaia Spacecraft terdiri dari tiga instrumen utama:

  • Instrumen astrometri (Astro) secara tepat menentukan posisi semua bintang yang lebih terang dari magnitudo 20 dengan mengukur posisi sudutnya. Dengan menggabungkan pengukuran setiap bintang tertentu selama misi lima tahun, akan memungkinkan untuk menentukan paralaksnya , dan karena itu jaraknya, dan gerakannya yang tepat —kecepatan bintang yang diproyeksikan pada bidang langit.
  • Instrumen fotometrik (BP/RP) memungkinkan akuisisi pengukuran luminositas bintang di atas pita spektral 320–1000 nm, dari semua bintang yang lebih terang dari magnitudo 20. Fotometer biru dan merah (BP/RP) digunakan untuk menentukan sifat bintang seperti suhu, massa, usia dan komposisi unsur. Fotometri multi-warna disediakan oleh dua prisma silika leburan resolusi rendah yang menyebarkan semua cahaya yang memasuki bidang pandang dalam arah pemindaian sepanjang sebelum deteksi. Fotometer Biru (BP) beroperasi pada rentang panjang gelombang 330–680 nm; Fotometer Merah (RP) mencakup rentang panjang gelombang 640–1050 nm.
  • Radial-Velocity Spectrometer (RVS) digunakan untuk menentukan kecepatan benda langit di sepanjang garis pandang dengan memperoleh spektrum resolusi tinggi pada pita spektral 847–874 nm (garis medan ion kalsium) untuk objek hingga magnitudo 17. Kecepatan radial diukur dengan presisi antara 1 km/s (V=11.5) dan 30 km/s (V=17.5). Pengukuran kecepatan radial penting untuk mengoreksi percepatan perspektif yang disebabkan oleh gerakan di sepanjang garis pandang.” RVS mengungkapkan kecepatan bintang di sepanjang garis pandang Gaia dengan mengukur pergeseran penyerapan Doppler. garis dalam spektrum resolusi tinggi.

Untuk mempertahankan penunjukan yang baik untuk fokus pada bintang yang jauhnya bertahun-tahun cahaya, satu-satunya bagian yang bergerak adalah aktuator untuk menyelaraskan cermin dan katup untuk menembakkan pendorong. Ia tidak memiliki roda reaksi atau giroskop. Subsistem pesawat ruang angkasa dipasang pada kerangka silikon karbida kaku , yang menyediakan struktur stabil yang tidak akan mengembang atau menyusut karena suhu. Kontrol sikap disediakan oleh pendorong gas dingin kecil yang dapat menghasilkan 1,5 mikrogram nitrogen per detik.

<img onload=
Diagram gaia spacecraft

Cermin (M)

  • Cermin teleskop 1 (M1, M2 dan M3)
  • Cermin teleskop 2 ( M’1 , M’2 dan M’3)
  • cermin M4, M’4, M5, M6 tidak ditampilkan

Komponen lainnya (1–9)

  1. Bangku optik ( silikon karbida torus)
  2. Radiator pendingin bidang fokus
  3. Elektronik bidang fokus [36]
  4. Tangki nitrogen
  5. Spektroskop kisi difraksi
  6. Tangki propelan cair
  7. Pelacak bintang
  8. Panel telekomunikasi dan baterai
  9. Subsistem propulsi utama

(A) Jalur cahaya teleskop 1

<img onload=
Desain bidang fokus dan instrumen gaia

Desain bidang fokus dan instrumen

Desain bidang fokus dan instrumen Gaia . Karena rotasi pesawat ruang angkasa, gambar melintasi susunan bidang fokus dari kanan ke kiri pada 60 detik busur per detik.

  1. Cahaya masuk dari cermin M3
  2. Cahaya masuk dari cermin M’3
  3. Bidang fokus, berisi detektor untuk instrumen Astrometri berwarna biru muda, Fotometer Biru berwarna biru tua, Fotometer Merah berwarna merah, dan Spektrometer Kecepatan Radial berwarna merah muda
  4. Cermin M4 dan M’4, yang menggabungkan dua berkas cahaya yang masuk
  5. Cermin M5
  6. Cermin M6, yang menerangi bidang fokus
  7. Optik dan kisi difraksi untuk Spektrometer Kecepatan Radial (RVS)
  8. Prisma untuk Fotometer Biru dan Fotometer Merah (BP dan RP)

Pemrosesan Data

Volume data keseluruhan yang diambil dari pesawat ruang angkasa selama misi lima tahun nominal pada kecepatan data terkompresi 1 Mbit/s adalah sekitar 60 TB , berjumlah sekitar 200 TB data terkompresi yang dapat digunakan di darat, disimpan dalam InterSystems Cache basis data. Tanggung jawab pemrosesan data, yang sebagian didanai oleh ESA, dipercayakan kepada konsorsium Eropa, Data Processing and Analysis Consortium (DPAC), yang dipilih setelah proposalnya ke ESA Announcement of Opportunity yang dirilis pada November 2006. Pendanaan DPAC disediakan oleh negara-negara yang berpartisipasi dan telah diamankan hingga produksi katalog akhir Gaia Spacecraft .

Gaia Spacecraft mengirimkan kembali data selama sekitar delapan jam setiap hari dengan kecepatan sekitar 5 Mbit/s. Tiga piringan radio ESA berdiameter 35 meter dari jaringan ESTRACK di Cebreros , Spanyol, Malargüe , Argentina dan New Norcia, Australia, menerima data.

Pada Oktober 2013 ESA harus menunda tanggal peluncuran asli Gaia , karena penggantian dua transponder Gaia untuk berjaga-jaga. Ini digunakan untuk menghasilkan sinyal waktu untuk downlink data sains. Masalah dengan transponder identik pada satelit yang sudah di orbit memotivasi penggantian dan verifikasi ulang setelah dimasukkan ke dalam Gaia . Jendela peluncuran yang dijadwalkan ulang adalah dari 17 Desember 2013 hingga 5 Januari 2014, dengan Gaia dijadwalkan untuk diluncurkan pada 19 Desember.

Masalah Cahaya Sesat

Tak lama setelah peluncuran, ESA mengungkapkan bahwa Gaia Spacecraft menderita masalah cahaya nyasar. Masalahnya awalnya dianggap karena endapan es yang menyebabkan sebagian cahaya terdifraksi di sekitar tepi sunshield dan memasuki lubang teleskop untuk dipantulkan ke bidang fokus.

Sumber sebenarnya dari cahaya nyasar kemudian diidentifikasi sebagai serat dari sunshield, menonjol di luar tepi perisai. Ini menghasilkan “penurunan kinerja sains akan relatif sederhana dan sebagian besar terbatas pada satu miliar bintang Gaia yang paling redup.” Skema mitigasi sedang dilaksanakan untuk meningkatkan kinerja. Degradasi lebih parah untuk spektrograf RVS daripada untuk pengukuran astrometri, karena menyebarkan cahaya bintang ke jumlah piksel detektor yang jauh lebih besar yang masing-masing mengumpulkan cahaya yang tersebar.

Masalah semacam ini memiliki beberapa latar belakang sejarah. Pada tahun 1985 pada misi STS-51-F , Space Shuttle Spacelab -2, misi astronomi lain yang terhambat oleh puing-puing nyasar adalah Teleskop Inframerah (IRT), di mana sepotong insulasi mylar terlepas dan melayang ke garis pandang. teleskop menyebabkan data rusak. Pengujian cahaya nyasar dan baffle adalah bagian penting dari instrumen pencitraan ruang.

Kemajuan Misi

Fase pengujian dan kalibrasi, yang dimulai saat Gaia dalam perjalanan ke titik SEL2, berlanjut hingga akhir Juli 2014, terlambat tiga bulan dari jadwal karena masalah tak terduga dengan cahaya nyasar memasuki detektor. Setelah periode komisioning enam bulan, satelit memulai periode operasi ilmiah nominal lima tahun pada 25 Juli 2014 menggunakan mode pemindaian khusus yang secara intensif memindai wilayah di dekat kutub ekliptika ; pada 21 Agustus 2014 Gaia mulai menggunakan mode pemindaian normal yang memberikan cakupan yang lebih seragam.

Meskipun awalnya direncanakan untuk membatasi pengamatan Gaia pada bintang yang lebih redup dari magnitudo 5,7, tes yang dilakukan selama fase commissioning menunjukkan bahwa Gaia dapat secara mandiri mengidentifikasi bintang seterang magnitudo 3.

Ketika Gaia memasuki operasi ilmiah reguler pada Juli 2014, itu dikonfigurasi untuk secara rutin memproses bintang dalam kisaran magnitudo 3 – 20. Di luar batas itu, prosedur khusus digunakan untuk mengunduh data pemindaian mentah untuk sisa 230 bintang yang lebih terang dari magnitudo 3; metode untuk mengurangi dan menganalisis data ini sedang dikembangkan; dan diharapkan akan ada “cakupan langit lengkap di ujung yang cerah” dengan kesalahan standar “beberapa lusin as”.

Pada 2018 misi Gaia Spacecraft diperpanjang hingga 2020. Pada 2020 misi Gaia Spacecraft diperpanjang hingga 2022, dengan tambahan “perpanjangan indikatif” hingga 2025. Faktor pembatas untuk perluasan misi lebih lanjut adalah pasokan nitrogen untuk pendorong gas dingin dari sistem propulsi mikro, yang diperkirakan akan berlangsung hingga November 2024. Jumlah dinitrogen tetroksida (NTO) dan monomethylhydrazine (MMH) untuk subsistem propulsi kimia di pesawat mungkin cukup untuk menstabilkan pesawat ruang angkasa di L2 selama beberapa dekade. Tanpa gas dingin, pesawat ruang angkasa tidak bisa lagi diarahkan pada skala mikrodetik.

Pada 12 September 2014, Gaia Spacecraft menemukan supernova pertamanya di galaksi lain. Pada tanggal 3 Juli 2015, peta Bima Sakti berdasarkan kepadatan bintang dirilis, berdasarkan data dari pesawat ruang angkasa. Pada Agustus 2016, “lebih dari 50 miliar transit pesawat fokus, 110 miliar pengamatan fotometrik, dan 9,4 miliar pengamatan spektroskopi telah berhasil diproses.”

Rilis Data

Beberapa katalog Gaia dirilis selama bertahun-tahun setiap kali dengan peningkatan jumlah informasi dan astrometri yang lebih baik; rilis awal juga kehilangan beberapa bintang, terutama bintang redup yang terletak di bidang bintang padat dan anggota pasangan biner yang dekat.

Rilis data pertama, Gaia Spacecraft DR1, berdasarkan pengamatan hanya selama 14 bulan adalah pada 14 September 2016 dan dijelaskan dalam Astronomi dan Astrofisika. Rilis data mencakup “posisi dan … magnitudo untuk 1,1 miliar bintang hanya menggunakan data Gaia ; posisi, paralaks, dan gerakan yang tepat untuk lebih dari 2 juta bintang” berdasarkan kombinasi Gaia dan Tycho-2data untuk objek-objek tersebut di kedua katalog; “kurva cahaya dan karakteristik untuk sekitar 3.000 bintang variabel; dan posisi dan magnitudo selama lebih dari 2000 … sumber ekstragalaksi digunakan untuk menentukan kerangka referensi langit “. Data dari rilis DR1 ini dapat diakses di arsip Gaia, serta melalui pusat data astronomi seperti CDS .

Rilis data kedua (DR2), yang terjadi pada 25 April 2018, didasarkan pada 22 bulan pengamatan yang dilakukan antara 25 Juli 2014 dan 23 Mei 2016. Ini mencakup posisi, paralaks, dan gerakan yang tepat untuk sekitar 1,3 miliar bintang dan posisi 300 juta bintang tambahan dalam kisaran magnitudo g = 3–20, data fotometrik merah dan biru untuk sekitar 1,1 miliar bintang dan fotometri warna tunggal untuk tambahan 400 juta bintang, dan kecepatan radial median untuk sekitar 7 juta bintang antara magnitudo 4 dan 13. Ini juga berisi data untuk lebih dari 14.000 objek Tata Surya yang dipilih. Koordinat dalam DR2 menggunakan kerangka referensi langit Gaia kedua ( Gaia –CRF2), yang didasarkan pada pengamatan terhadap 492.006 sumber yang diyakini sebagai quasar dan telah digambarkan sebagai “realisasi optik penuh pertama dari ICRS … dibangun hanya di atas sumber ekstragalaksi.” Perbandingan posisi 2.843 sumber umum untuk Gaia –CRF2 dan versi awal ICRF3 menunjukkan kesepakatan global 20 sampai 30 as, meskipun sumber individu mungkin berbeda beberapa mas. Karena prosedur pemrosesan data menghubungkan pengamatan Gaia individu dengan sumber tertentu di langit, dalam beberapa kasus asosiasi pengamatan dengan sumber akan berbeda dalam rilis data kedua. Akibatnya, DR2 menggunakan nomor identifikasi sumber yang berbeda dari DR1. Sejumlah masalah telah diidentifikasi dengan data DR2, termasuk kesalahan sistematis kecil dalam astrometri dan kontaminasi signifikan dari nilai kecepatan radial di bidang bintang yang ramai, yang dapat mempengaruhi sekitar satu persen dari nilai kecepatan radial. Pekerjaan yang sedang berlangsung harus menyelesaikan masalah ini di rilis mendatang. Panduan untuk peneliti yang menggunakan Gaia DR2, yang mengumpulkan “semua informasi, tip dan trik, perangkap, peringatan, dan rekomendasi yang relevan dengan” DR2, disiapkan oleh Helpdesk Gaia pada Desember 2019.

Bintang dan Objek Lain di Rilis Data Awal Gaia 3

Karena ketidakpastian dalam pipeline data, rilis data ketiga, berdasarkan pengamatan selama 34 bulan, telah dipecah menjadi dua bagian sehingga data yang siap terlebih dahulu dirilis terlebih dahulu. Bagian pertama, EDR3 (“Rilis Data Awal 3”), yang terdiri dari peningkatan posisi, paralaks, dan gerakan yang tepat, dirilis pada 3 Desember 2020. Koordinat dalam EDR3 menggunakan versi baru dari kerangka referensi langit Gaia ( Gaia –CRF3), berdasarkan pengamatan terhadap 1.614.173 sumber ekstragalaksi, 2.269 di antaranya umum untuk sumber radio dalam revisi ketiga International Celestial Reference Frame (ICRF3). Termasuk Gaia Catalog of Nearby Stars (GCNS), berisi 331.312 bintang dalam (nominal) 100 parsec (330 tahun cahaya).

Rilis Mendatang

DR3, dijadwalkan 13 Juni 2022, akan mencakup data EDR3 plus data Tata Surya; informasi variabilitas; hasil untuk bintang non-tunggal, untuk quasar, dan untuk objek yang diperluas; parameter astrofisika; dan kumpulan data khusus, Gaia Andromeda Photometric Survey (GAPS), yang menyediakan rangkaian waktu fotometrik untuk sekitar 1 juta sumber yang terletak di bidang radius 5,5 derajat yang berpusat di galaksi Andromeda. Sebagian besar pengukuran di DR3 diharapkan 1,2 kali lebih presisi daripada DR2; gerakan yang tepat akan 1,9 kali lebih tepat. Tanggal rilis EDR3 dan DR3 telah ditunda karena efek pandemi COVID-19 pada Konsorsium Pemrosesan dan Analisis Data Gaia. Pada Februari 2022, Gaia DR3 dijadwalkan akan dirilis pada 13 Juni 2022.

Rilis data lengkap untuk misi nominal lima tahun, DR4, akan mencakup katalog astrometri, fotometrik dan kecepatan radial lengkap, solusi bintang variabel dan non-bintang tunggal, klasifikasi sumber ditambah beberapa parameter astrofisika untuk bintang, biner yang belum terselesaikan, galaksi dan quasar, daftar exo-planet dan zaman serta data transit untuk semua sumber. Rilis tambahan akan berlangsung tergantung pada ekstensi misi. Sebagian besar pengukuran di DR4 diharapkan 1,7 kali lebih presisi daripada DR2; gerakan yang tepat akan 4,5 kali lebih tepat.

Katalog terakhir DR5, dengan asumsi perpanjangan dua tahun tambahan hingga 2024, akan menggunakan dan menerbitkan data sepuluh tahun penuh. Ini akan menjadi 1,4 kali lebih tepat dari DR4, sedangkan gerakan yang tepat akan menjadi 2,8 kali lebih tepat dari DR4. Ini akan diterbitkan tidak lebih awal dari tiga tahun setelah akhir misi. Semua data dari semua katalog akan tersedia dalam basis data online yang gratis untuk digunakan.

Aplikasi penjangkauan, Gaia Sky , telah dikembangkan untuk menjelajahi galaksi dalam tiga dimensi menggunakan data Gaia Spacecraft.

Hasil yang signifikan

Pada bulan November 2017, para ilmuwan yang dipimpin oleh Davide Massari dari Institut Astronomi Kapteyn , Universitas Groningen , Belanda merilis sebuah makalah yang menjelaskan karakterisasi gerak yang tepat (3D) dalam galaksi kerdil Sculptor , dan lintasan galaksi itu melalui ruang dan dengan sehubungan dengan Bima Sakti , menggunakan data dari Gaia Spacecraft dan Teleskop Luar Angkasa Hubble. Massari berkata, “Dengan presisi yang dicapai, kita dapat mengukur pergerakan tahunan sebuah bintang di langit yang setara dengan ukuran kepala peniti di Bulan seperti yang terlihat dari Bumi.” Data menunjukkan bahwa Sculptor mengorbit Bima Sakti dalam orbit yang sangat elips; saat ini mendekati pendekatan terdekatnya pada jarak sekitar 83,4 kiloparsec (272.000 ly), tetapi orbit dapat membawanya keluar hingga jarak sekitar 222 kiloparsec (720.000 ly).

Pada Oktober 2018, para astronom Universitas Leiden mampu menentukan orbit 20 bintang hypervelocity dari dataset DR2. Berharap menemukan satu bintang yang keluar dari Bima Sakti , mereka malah menemukan tujuh. Lebih mengejutkan, tim menemukan bahwa 13 bintang hypervelocity malah mendekati Bima Sakti, mungkin berasal dari sumber ekstragalaksi yang belum diketahui. Atau, mereka bisa menjadi bintang halo ke galaksi ini, dan studi spektroskopi lebih lanjut akan membantu menentukan skenario mana yang lebih mungkin. Pengukuran independen telah menunjukkan bahwa Gaia . terbesarkecepatan radial di antara bintang-bintang hypervelocity terkontaminasi oleh cahaya dari bintang-bintang terang di dekatnya di bidang yang ramai dan meragukan kecepatan radial Gaia Spacecraft yang tinggi dari bintang-bintang hypervelocity lainnya.

Pada November 2018, galaksi Antlia 2 ditemukan. Ukurannya mirip dengan Awan Magellan Besar , meskipun 10.000 kali lebih redup. Antlia 2 memiliki kecerahan permukaan terendah dari semua galaksi yang ditemukan.

Pada Desember 2019 ditemukan gugus bintang Price-Whelan 1. Gugus ini milik Awan Magellan dan terletak di lengan terdepan Galaksi Kerdil ini . Penemuan ini menunjukkan bahwa aliran gas yang membentang dari Awan Magellan ke Bima Sakti berjarak sekitar setengah dari Bima Sakti seperti yang diperkirakan sebelumnya.

Gelombang Radcliffe ditemukan dalam data yang diukur oleh Gaia Spacecraft , diterbitkan pada Januari 2020.

Pada Maret 2021, Badan Antariksa Eropa mengumumkan bahwa Gaia Spacecraft telah mengidentifikasi sebuah planet ekstrasurya yang sedang transit untuk pertama kalinya. Planet ini ditemukan mengorbit bintang tipe matahari Gaia EDR3 3026325426682637824. Setelah penemuan awalnya, spektrograf PEPSI dari Large Binocular Telescope (LBT) di Arizona digunakan untuk mengkonfirmasi penemuan dan mengkategorikannya sebagai planet Jovian, planet gas yang terdiri dari gas hidrogen dan helium.

GaiaNIR

GaiaNIR (Gaia Near Infra-Red) adalah penerus yang diusulkan dari Gaia Spacecraft dalam inframerah-dekat . Misi tersebut dapat memperbesar katalog saat ini dengan sumber yang hanya terlihat dalam inframerah dekat dan pada saat yang sama meningkatkan paralaks bintang dan akurasi gerakan yang tepat dengan meninjau kembali sumber katalog Gaia Spacecraft. Salah satu tantangan utama dalam membangun GaiaNIR adalah tingkat kesiapan teknologi yang rendah dari waktu tunda dan integrasi inframerah-dekatdetektor. Dalam laporan ESA 2017 dua konsep alternatif menggunakan detektor inframerah dekat konvensional dan cermin de-spin diusulkan tetapi bahkan tanpa pengembangan detektor TDI NIR tantangan teknologi kemungkinan akan meningkatkan biaya misi kelas M ESA dan mungkin memerlukan biaya bersama dengan badan antariksa lainnya. Satu kemungkinan kemitraan dengan lembaga-lembaga AS diusulkan.

This website uses cookies to improve your experience. We'll assume you're ok with this, but you can opt-out if you wish. Accept Read More