2045-ben indulhat a Gaia utódja: feltárulhatnak a Tejútrendszer porfelhők által eltakart vidékei is

6118

2020 decemberében került sor a Gaia asztrometriai űrszonda harmadik adatközlésére. Az adatok több mint 1,8 milliárd csillag pozícióját és sajátmozgását közlik rendkívüli pontossággal. A méréseknek köszönhetően pontosabb képet kaphatunk Naprendszerünk környezetéről és a Tejútrendszer szerkezetéről. Az említett méréseken kívül a Gaia spektroszkópiai és több sávban fotometriai méréseket is végez. A szonda több mint hét éve végzi megfigyeléseit, és a tervek szerint még legalább három évig működni fog.

A környező csillagok égbolton leírt pályája a következő 400 ezer évben a Gaia harmadik adatközlése alapján. Forrás: ESA.

A Gaia által lemért csillagokról viszont érdemes lenne húsz éven belül új méréseket készíteni egy hasonló eszközzel. Az ismételt méréssorozat lehetőségét egy újabb szondával először Erik Høg (Niels Bohr Intézet, Dánia) vetette fel, még a Gaia indítása előtt, 2013 májusában.

David Hobbs (Lund Obszervatórium, Svédország) és kollégái egy ilyen szonda megtervezésén dolgoznak. A tervekben egyelőre GaiaNIR néven futó űrtávcső a Gaiához hasonló módon gyűjtene adatokat a csillagok pozíciójáról. A küldetés tervezésébe amerikai, japán és ausztrál kutatókat is bevontak.

Pontosabb mérések

A méréssorozat megismétlését az indokolja, hogy a csillagok aktuális elhelyezkedését a Gaia-adatok alapján az idő előrehaladtával egyre kevésbé pontosan fogjuk ismerni. Egy csillag pozícióját legpontosabban ugyanis arra az időpontra ismerjük, amikor a Gaia elkészítette róla a méréseit. Későbbi helyzetét a csillag korábbról ismert pozíciójából és a mért sajátmozgásából lehet kiszámítani. Mivel a sajátmozgás-adatok hordoznak valamennyi mérési hibát, a csillag aktuális helyzetét is csak az ebből eredő bizonytalanság mellett tudjuk kiszámítani.

A két nagy asztrometriai mérési kampány között a tervek szerint legalább húsz év fog eltelni. Ez a nagy időkülönbség a mérések között lehetővé tenné a sajátmozgás-értékek akár hússzoros pontosítását. Az ismételt mérések segítségével a csillagok távolságát is majdnem másfélszer pontosabban lehetne meghatározni. A csillagok sajátmozgását a Gaia és a GaiaNIR adatait kombinálva akár 300 ezer fényéven belül 2-3 km/s pontossággal lehetne meghatározni. Ez azt is jelentené, hogy minden eddiginél nagyobb pontossággal feltérképezhetnénk a Tejútrendszer halójában található törpegalaxisok mozgását, és így a Tejútrendszer gravitációs potenciáljáról és a galaxisunkat övező sötét anyag elhelyezkedéséről is sokkal pontosabb képet kapnánk.

Infravörös asztrometria

Fontos újdonság a Gaiához képest, hogy az új eszköz képes lenne a közeli infravörös (Near-InfraRed, röviden NIR) tartományban is méréseket végezni. A tervek szerint a GaiaNIR szenzorai által felhasznált közeli infravörös tartomány segítségével olyan égitestek is megfigyelhetővé válhatnak, amelyeket asztrometriai műhold korábban nem tudott megfigyelni. Ezek között lényeges a Tejútrendszer központi régiójában és a spirálkarokban található csillagok, amelyek fényét a csillagközi anyag gyengíti és elvörösíti. Ezen csillagok tanulmányozásával a kutatók pontosabb képet kaphatnak majd galaxisunk dinamikai viszonyairól, és pontosíthatják az arra vonatkozó modelljeiket. A várakozások szerint a mérések pontosítani fogják a Tejútrendszerben található sötét anyag eloszlására vonatkozó ismereteinket is (egy témába vágó kérdés, amelyre a szonda adataival valószínűleg pontosabb választ kapunk, hogy van-e sötét anyag a Tejútrendszer spirálkarjain belül).

Egy infravörösben érzékelni képes asztrometriai műhold ezek mellett meg tudna figyelni nagyon halvány, vörös objektumokat, például vörös törpéket, hideg fehér törpéket, barna törpéket és a csillagközi térben haladó ún. kóbor bolygókat, amelyek nem tartoznak egyetlen csillaghoz sem — mindezeket akár olyan égterületeken, ahol a csillagközi anyag ezen égitestek fényét jelentős mértékben elnyeli. Az előbb felsorolt objektumok mozgásának és elhelyezkedésének tanulmányozásával az asztrofizika számos területén pontosabb modelleket lehet majd felállítani a jelenleg kevésbé ismert folyamatokra. Ilyenek például a kóbor bolygók eredetére vonatkozó elméletek, de a csillagok kezdeti tömegeloszlását leíró tömegfüggvény alakját is pontosítani lehet majd.

A GaiaNIR által megfigyelt objektumok között számos standard gyertyát is találunk (pl. mirák, OH/IR csillagok), amelyek nagyobb távolságok esetén teszik lehetővé égitestek távolságának meghatározását. A standard gyertyák tulajdonságainak pontosabb megismerésével az asztrometriai műholdak hatótávolságán kívüli távolságbecslés is pontosabban elvégezhető.

A becslések szerint a GaiaNIR összesen 10-12 milliárd csillagot fog tudni megfigyelni az optikai és a közeli infravörös tartományban.

GaiaNIR

A küldetést nagy vonalakban felvázoló, 2013-as dokumentumot az évek során folyamatosan bővítették, és 2017-ben az ESA is elkészítette saját tanulmányát a programról. A jelenlegi tervek szerint a GaiaNIR hasonló felépítésű lesz a Gaiához, elődjéhez képest viszont kevesebb érzékelővel lesz ellátva, és nem lesz rajta a csillagok radiális sebességének meghatározásához szükséges spektrográf. Ezt az adatot a tervek szerint földi mérésekkel pótolják.

Az űrszonda terveit benyújtották az ESA Voyage2050 felhívására, amelyben az űrügynökség kiválasztja a 2035 és 2050 között indítandó küldetéseket. Jelenleg a GaiaNIR az ESA nagy költségvetésű programokat magában foglaló L- és a közepes költségvetésű M-osztályában is versenyben van. Pozitív elbírálás esetén a szonda 2045 körül kezdheti meg működését.

A GaiaNIR jelenlegi helyzetéről itt, az infravörös asztrometria által nyújtott lehetőségekről pedig itt lehet többet olvasni angolul.

Hozzászólás

hozzászólás