Minden csillag számít: már 1,8 milliárd csillagot térképezett fel a Gaia űrtávcső

Csillagvizsgáló Svábhegyi

Új adatokkal, köztük a Nap háromszázezer legközelebbi szomszédjának pontos helyzeteivel bővült a Tejútrendszerről készített legpontosabb térképünk, amelynek készítésében az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont csillagászai is közreműködtek.

Galaxisunkat, a Tejútrendszert legalább százmilliárd csillag alkotja: elképesztően bonyolult feladatnak tűnhet az egészet megpróbálni feltérképezni. Az Európai Űrügynökség, az ESA egyik zászlóshajója, a Gaia űrtávcső már évek óta azon dolgozik, hogy ezek közül legalább egymilliárdról, vagyis egy százalékáról meghatározza, hol és milyen messze található tőlünk. Az űrtávcső 2014 óta folyamatosan gyűjt rendkívül pontos pozíció- és fényességméréseket. Európai csillagászok 2018-ban tették közzé az űrtávcső adatain alapuló első nagy katalógust, ami elképesztő hatással volt a csillagok és a Tejútrendszer kutatására: mindössze két év alatt több, mint 3500 szakcikkben használták már fel az akkor elérhetővé vált adatokat.

Most pedig újabb katalógust állított össze az adatok feldolgozásán fáradozó több száz csillagász alkotta konzorcium, még több, immár közel három évnyi megfigyelési adatot feldolgozva. A konzorcium tagjaként a CSFK négy kutatója: Molnár László, Plachy Emese, Szabados László és Szegedi-Elek Elza vettek részt a munkában. Persze ahogy minden másra, erre a projektre is hatással volt a járvány. Anthony Brown (Leideni Egyetem, Hollandia), a Gaia tudományos konzorcium vezetője elmondta, hogy emiatt a munka szeptemberre tervezett befejezése is csúszott: “első lépésként megpróbáltuk csökkenteni a munkatársakra nehezedő nyomást és mindenki tudtára adtuk, hogy először a saját hogylétükre figyeljenek, és majd utána aggódunk a konzorcium feladatai miatt. Arról is egyből döntöttünk, hogy az adatközlést is elhalasztjuk későbbi határidőre.”

A végül decemberre elkészült adatközlés már több, mint 1,8 milliárd csillag pozícióit és fényességeit, valamint közel 1,5 milliárd csillag távolságait tartalmazza, bőven túlszárnyalva az előzetes várakozásokat. A Gaia mérési módszerét korábban Szabados László, a CSFK tudományos tanácsadója foglalta össze az előző adatközlés kapcsán. Itt most az új katalógushoz kapcsolódó első eredményeket mutatjuk be.

Az EDR3 névre hallgató adatközlés főbb számai: a mért pozíciók, fényességek, parallaxisok (avagy távolságok) és sajátmozgások, valamint Tejútrendszeren túli források mennyisége. (ESA/Gaia/DPAC, Sarah Poletti, CC BY-SA 3.0)

A Nap háromszázezer közeli szomszédja

Nemcsak lenn a Földön, de a csillagok között is fontos, hogy közvetlen környezetünk legapróbb szegleteit is ismerjük. A kutatók ezért kiemelt figyelmet szenteltek a Nap száz parszeken, vagyis 326 fényéven belüli szomszédainak feltérképezésére. A kihívást itt főleg a legkisebb, leghalványabb csillagok azonosítása jelentette: a szomszédaink többsége ugyanis apró kis vörös törpecsillag, ami nem, hogy szabad szemmel, de kisebb távcsővel sem feltétlen látható. Az adatok alapos átvizsgálása után kiderült, hogy több, mint háromszázezer csillag esik ebbe a térrészbe, nagyjából megtízszerezve az ismert csillagszomszédaink számát. De ha csak a kb. 80 fényéven (25 parszeken) belüli csillagok számát nézzük, az is egy csapásra megduplázódott.

A Gaia közelicsillag-katalógusán keresztül végre lehetőségünk nyílik, hogy pontos képet kapjunk nem csak arról, mennyi és milyen más csillag veszi körül a Napot, hanem arról is, ezek honnan kerültek ide, és hova tartanak. A csillagok sebessége alapján sikerült például több, mint 16 ezer együtt mozgó párt, vagyis kettőscsillag-rendszert azonosítani. De a kutatók azt is kiszámolták, merre keringenek tovább a csillagok a Tejútrendszerben. Kiderült, hogy a legnagyobb részük, a Naphoz hasonlóan, a Tejút korongjában jár körbe, kis részük viszont csak átutazóban van itt, és meredek pályákon keringve haladnak el éppen mellettünk. De minden csillag pályája kicsit más: kb. 500 millió év múlva ez a most egy apró térrészbe zsúfolódó csillag már egy teljes kör mentén fog szétszóródni.

Az 100 parszeknél közelebbi csillagok jövője a következő ötszázmillió évre kiszámolva. A legtöbb csillag lassan szétoszlik egy gyűrű mentén, de néhány teljesen más pályákat követ. (ESA/Gaia/DPAC, S. Payne-Wardenaar, S. Jordan és C. Reylé, CC BY-SA 3.0)

A távoli végeken
A 2020-as adatközlésben a közeli csillagok mellett kiemelt szerepet kaptak a Tejútrendszer szélén és azon túl lévő csillagok is. A Tejútrendszer pereméről kiderült, hogy az nem csak a poros és unalmas végeket jelenti: sőt, éppen a Tejút korongjának széle az, ami a legjobban megérzi, amikor más kisebb galaxisok nekiütköztek. A csillagok térbeli eloszlása és sebességeik a mai napig őrzik ezeknek az ütközéseknek a nyomát, amelyek pontos felderítése és modellezése még sok munkát fog igényelni.

Hasonlóan összetettnek bizonyult a két legnagyobb kísérőgalaxisunk, a Kis és Nagy Magellán-felhők története is. A Gaia segítségével már képesek vagyunk feltérképezni, hogyan forog a két galaxis, és hogy hogyan mozognak bennük a fiatal és öreg, a spirálkarokban vagy azokon kívül található csillagok. Sőt, a két felhőt összekötő híd csillagairól is ki lehetett mutatni, hogy a Kis Magellán-felhő felől áramlanak át a Nagyra. Ezek az új Gaia adatok is bőséges munkával szolgáltatnak most a galaxisokat számítógépekkel felépítő, elméleti modelleket készítő csillagászoknak.

A Nagy és Kis Magellán-felhők csillagai a Gaia mérései alapján. A színek különböző csillaggenerációkat mutatják a galaxisokon belül: a kékek fiatal és/vagy forró csillagok; a zöldek a Naphoz hasonló, hidrogén-égető törpecsillagok; a pirosak a hideg vörös óriáscsillagok. (ESA/Gaia/DPAC, Laurent Chemin, CC BY-SA 3.0)

A Naprendszer gyorsulása
Egy további eredmény, amelynek megszületésére nem is számítottak a kutatók 34 hónapnyi adatból, a Naprendszer gyorsulásának megmérése lett. Azt már régóta tudjuk, hogy a Nap és bolygói milyen sebességgel keringenek a Tejúrendszerben: minden másodpercben 230 km-t teszünk meg, és így is több, mint 200 millió évbe telik, amíg egy kört megteszünk a galaxisunkban. Azt viszont már jóval nehezebb megmérni, hogy milyen mértékben változik ez a keringési sebesség. A Gaia számára látható legtávolabbi égitestek, nagyon fényes, de nagyon távoli galaxisok látszólagos elmozdulásai vezettek végül nyomra.

Az eredmények alapján egyenesen a Tejútrendszer középpontja felé gyorsulunk, de ez persze nem azt jelenti, hogy lassan zuhanunk a központi fekete lyuk felé, hanem azt, hogy a gravitációja így görbíti a Naprendszer mozgását, hogy az pályán maradjon körülötte. A kiszámolt gyorsulás elképesztően apró mértékűnek bizonyult: ilyen tempóban jó négyszáz évbe telne álló helyzetből indulva egy hétköznapi futó sebességét felvenni. Ulrich Bastian (ARI Heidelberg), a gyorsulás mérését vezető kutató sajátos perspektívát is adott: “a mérés egyezése az előrejelzésekkel nagy siker a Gaia számára, de nagy csalódás is. Képzeljük el, ha a gyorsulás eltérne a várakozásoktól. Az aztán első osztályú tudományos szenzáció lenne! Így viszont egyelőre nincs kilátásban Nobel-díj a Gaia számára.”

A katalógusban található csillagok kirajzolva az égboltra, pozícióik, fényességük és színük szerint. A mért csillagok eloszlása tökéletesen kirajzolja a Tejútrendszer ismert szerkezetét. (ESA/Gaia/DPAC, A. Moitinho, CC BY-SA 3.0)

Ugyan a Nobel-díj még várat magára, feladatból viszont nincs hiány a Gaia háza táján. A konzorcium, és így a CSFK több tagja is dolgozik a 2022-re tervezett, következő katalógus elkészítésén. Az űrtávcső maga pedig várhatóan képes lesz 2025-ig méréseket gyűjteni, így a húszas évek végéig tovább fog pontosodni a Tejútrendszerről alkotott térképünk.

Az eredményeket bemutató öt szakcikk az Astronomy & Astrophysics folyóiratban jelenik meg. A magyar kutatók munkáját az MTA Lendület programja (LP2014-17 és LP2018-7 pályázatok), az MTA Prémium Posztdoktori Kutatási Programja (Molnár László), és az NKFIH kiemelkedő eredményű kutatócsoportoknak szóló pályázata (KH_18-130405) támogatta.

Szerző: Molnár László/ Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet / Svábhegyi Csillagvizsgáló

📸 Borítókép: A katalógusban található csillagok kirajzolva az égboltra, pozícióik, fényességük és színük szerint. A mért csillagok eloszlása tökéletesen kirajzolja a Tejútrendszer ismert szerkezetét. (ESA/Gaia/DPAC, A. Moitinho, CC BY-SA 3.0)

Hasonló izgalmas kutatásról szóló cikkünk: 

Rejtélyes kozmikus felfénylés nyomában az égen: AT 2019wey