Billede:Gaias første fuldfarvede himmelkort

Mens man undersøger positionerne for over en milliard stjerner, ESAs Gaia -mission måler også deres farve, en nøglediagnostik til at studere stjerners fysiske egenskaber. Et nyt billede giver en forhåndsvisning af Gaia's første fuldfarvekort i hele himlen, som vil blive frigivet i sin højeste opløsning med den næste dataudgivelse i 2018.

Stjerner findes i forskellige farver, der afhænger af deres overfladetemperatur, som er, på tur, bestemt af deres masse og evolutionære stadium.

Massive stjerner er varmere og skinner derfor stærkest i blåt eller hvidt lys, medmindre de nærmer sig slutningen af ​​deres liv og har pustet op i en rød superkæmpe. Stjerner med lavere masse, i stedet, er køligere og har tendens til at se røde ud.

Måling af stjernernes farver er vigtigt for at løse en række spørgsmål, lige fra stjernernes indre struktur og kemiske sammensætning til deres udvikling.

Gaia, ESA's astrometrimission for at udarbejde det største og mest præcise katalog over stjernernes positioner og bevægelser til dato, har også registreret farven på stjernerne, den observerer. Satellitten blev opsendt i december 2013 og har indsamlet videnskabelige data siden juli 2014.

En særlig indsats i Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC) er dedikeret til den udfordrende bestræbelse på at udvinde stjernernes farver fra satellitdataene. Selvom disse målinger vil blive offentliggjort med Gaias anden dataudgivelse i april 2018, et eksempel på Gaia -himmelkortet i farver viser, at det igangværende arbejde skrider godt frem.

Det nye kort, baseret på foreløbige data fra 18,6 millioner klare stjerner taget mellem juli 2014 og maj 2016, viser den midterste værdi (medianen) af farverne på alle stjerner, der observeres i hver pixel. Det er nyttigt at se på det ved siden af ​​dets ledsagende kort, viser tætheden af ​​stjerner i hver pixel, som er højere langs det galaktiske plan - den nogenlunde vandrette struktur, der strækker sig over billedet, svarende til den tættest befolkede region i vores Mælkevejsgalakse - og lavere mod polerne.

Selvom dette kort kun er ment som en appetitvækker til den fulde forkælelse af næste års udgivelse, som vil omfatte omkring hundrede gange flere stjerner, det er allerede muligt at få øje på nogle interessante funktioner.

De rødeste områder på kortet, hovedsageligt fundet nær det galaktiske center, svarer til mørke områder på tæthedskortet:disse er støvskyer, der skjuler en del af stjernelyset, især ved blå bølgelængder, få det til at se rødere ud – et fænomen kendt som rødme.

Det er også muligt at se de to Magellanske Skyer – små satellitgalakser i vores Mælkevej – i den nederste del af kortet.

Opgaven med at måle farver udføres af det fotometriske instrument på Gaia. Dette instrument indeholder to prismer, der opdeler stjernelyset i dets konstituerende bølgelængder, giver to lavopløsningsspektre for hver stjerne:en for den korte, eller blå, bølgelængder (330-680 nm) og den anden for de lange, eller rød, en (640-1050 nm). Forskere sammenligner derefter den samlede mængde lys i de blå og røde spektre for at estimere stjernernes farver.

For præcist at kalibrere disse spektre, imidlertid, det er nødvendigt at kende hver kildes position på Gaias brændplan med meget høj nøjagtighed – faktisk, til en nøjagtighed, som kun Gaia selv kan levere.

Som en del af bestræbelserne på at udtrække fysiske parametre fra de data, der sendes tilbage af satellitten, videnskabsmænd fodrer dem til en iterativ algoritme, der sammenligner de optagne billeder af stjerner med modeller for, hvordan sådanne billeder skal se ud:som et resultat, Algoritmen giver et første estimat af stjernens parametre, såsom sin position, lysstyrke, eller farve. Ved at indsamle flere data og føre dem til algoritmen, modellerne forbedres konstant, og det er de estimerede parametre for hver stjerne også.

Den første Gaia-dataudgivelse, offentliggjort i september 2016, var baseret på mindre end en fjerdedel af den samlede mængde data, der vil blive indsamlet af satellitten over hele dens femårige mission, som forventes at observere hver stjerne i gennemsnit 70 gange. Denne første udgivelse, viser hidtil uset nøjagtige positioner på himlen for 1,142 milliarder stjerner, sammen med deres lysstyrke, indeholdt ingen oplysninger om stjernefarver:på det tidspunkt, det havde ikke været muligt at køre nok iterationer af algoritmen til nøjagtigt at estimere yderligere parametre.

Efterhånden som satellitten fortsætter med at observere flere stjerner, forskere har nu haft mere tid til at indsætte data til den iterative algoritme for at opnå estimater af stjernefarver, ligesom dem vist på det nye kort. Disse estimater vil blive valideret, i de kommende måneder, som en del af den samlede databehandlingsindsats, der førte til den anden Gaia -datafrigivelse.

Siden den første dataudgivelse, videnskabsmænd over hele verden har brugt Gaias lysstyrkemålinger – som opnås over hele G-båndet, fra 330 til 1050 nm – sammen med datasæt fra andre missioner til at estimere stjernernes farver. Disse undersøgelser er blevet anvendt på en række emner, fra variable stjerner og stjernehobe i vores galakse til karakteriseringen af ​​stjerner i de magellanske skyer.

Næste år, den anden udgivelse af Gaia-data inkluderer ikke kun positionen og G-båndets lysstyrke, men også den blå og røde farve for over en milliard stjerner – foruden de længe ventede skøn over stjerneparallakser og egenbevægelser baseret på Gaia-målinger for alle de observerede stjerner. Dette ekstraordinære datasæt vil give videnskabsfolk mulighed for at dykke ned i hemmelighederne bag vores galakse, undersøge dets sammensætning, dannelse og evolution til en uovertruffen detaljeringsgrad.