Європейська космічна місія проллє світло на приховані астероїди, на процес розширення Всесвіту та на екзопланети.
Космічний телескоп «Гея», запущений наприкінці 2013 р. Європейським космічним агентством (ЄКА), 14 вересня передасть свою першу карту Чумацького Шляху. У каталозі в тривимірному зображенні буде показано розташування 2 057 050 зірок та інших об’єктів і розказано про те, як це розташування змінилося за останні 20 років. Згодом карта міститиме один мільярд об’єктів і стане в 1000 разів більшою та як мінімум вдесятеро точнішою, ніж усе те, що складали раніше.
Випуск карти супроводжуватимуть публікації 19 наукових робіт астрономів «Геї», що ознайомилися з даними телескопа. А от незалежні команди тільки готуються до цього знайомства. Астроном зі шведської Лундської обсерваторії Леннарт Ліндегрен (Lennart Lindegren), що став головною рушійною силою проекту «Гея» з того моменту, як про нього повідомили в 1993 році, очікує, що вчені напишуть близько 100 робіт за лічені тижні після випуску попереднього варіанта каталогу.
Деякі організації готують заходи під назвами «Злам “Геї”» та «Спринт “Геї”», у межах яких дослідники проведуть колективну роботу, щоб зрозуміти, як оптимально використовувати цю несподівану манну небесну. «”Гея” здійснить революцію в наших знаннях про зірки та про Галактику», – говорить астроном з Нью-Йоркського університету Девід Хогг (David Hogg), який очолює частину цієї роботи. То які ж відкриття може зробити «Гея»?
Археологія Чумацького Шляху
Тривимірне зображення Чумацького Шляху в русі покаже, як переміщаються зірки під впливом його сукупної сили тяжіння. Це розширить знання про структуру Галактики, зокрема про ті її частини, які не можна безпосередньо побачити із Землі, скажімо, «перемички» – дві смуги, що виходять прямо з галактичного центру та приєднують його до спіралеподібних рукавів.
Дослідники зможуть ідентифікувати «аномальні» скупчення зірок, які переміщуються разом на великій швидкості. Вважається, що це залишки злиття з більш дрібними галактиками, говорить астроном Майкл Перріман (Michael Perryman), який викладає в Університетському коледжі Дубліна, а раніше працював старшим науковим співробітником в ЄКА за програмою «Гея». Ця детальна карта в поєднанні з наявною інформацією про такі чинники, як колір, температура та хімічний склад зірок, дасть змогу дослідникам відтворити археологію Галактики, описавши те, як вона дійшла до свого нинішнього стану за останні 13 мільярдів років. «За час своєї роботи “Гея” істотно вплине на наші уявлення про структуру Чумацького Шляху та його еволюцію», – говорить астроном з Мічіганського університету Моніка Валлурі (Monica Valluri).
Де темна матерія Чумацького Шляху?
Детальна інформація про траєкторію зірок усередині Галактики покаже розподіл не тільки видимої, а й темної матерії, яка становить основну частину маси більшості галактик. А це, зі свого боку, допоможе зрозуміти, що таке темна матерія.
«Гея» може також піддати перевірці деякі екзотичні теорії. Теорія стандартної темної матерії передбачає, що гравітаційне поле Галактики є сферично симетричним біля галактичного центру, а потім витягується подібно до м’яча для гри в американський футбол, говорить Валлурі. Однак альтернативна теорія під назвою МОНД (модифікована ньютонівська динаміка) припускає, що це поле за своєю формою більше подібне до млинця. Проаналізувавши швидкість зірок, що залежить від гравітаційного поля, «Гея» зможе перевірити, яка з теорій є слушною.
Дані з телескопа можуть навіть підтвердити теорію про те, що темна матерія вбила динозаврів. Якщо темна матерія сконцентрована у відносно тонкому темному диску біля площини Галактики, ідеться в цій сміливій теорії, то вона могла спричинити падіння астероїдів, що стає причиною масового вимирання, коли Сонячна система періодично перетинає цей диск.
Суперечливі відстані до зірок
Точне вимірювання відстаней від певних зірок до Сонця дасть змогу астрофізикам доопрацювати свої моделі еволюційного розвитку зірок. Річ у тім, що нинішні теорії опираються в основному на оцінки відстаней, щоб можна було зрозуміти, як яскравість зірки змінюється з плином часу.
Передусім учені захочуть дослідити розсіяне зоряне скупчення в сузір’ї Тельця Плеяди. Згідно з даними спостережень, зокрема за допомогою космічного телескопа «Хаббл», це скупчення перебуває від нас на відстані близько 135 парсек (це 440 світлових років). А результати за даними з європейського високоточного супутника для збору паралаксів HIPPARCOS, зібрані до запуску «Геї», свідчать про те, що Плеяди перебувають від нас усього за 120 парсеків.
Дехто заявляє, що така невідповідність ставить під сумнів точність HIPPARCOS. У телескопі «Гея» використовує аналогічний, однак удосконалений метод, тож астрономи пильно вестимуть спостереження. «Я вважаю, що “Гея” напевно спростує результати HIPPARCOS», – заявляє Девід Содерблом (David Soderblom), співробітник космічного науково-дослідного інституту в Балтиморі, автор досліджень «Хаббла».
Тисячі нових слів
Астрономи відкрили тисячі планет, що обертаються навколо інших зірок, здебільшого зафіксувавши крихітні провали в яскравості зірок, коли перед ними проходить планета. «Гея» відкриватиме планети в інший спосіб: вимірюючи легкі коливання в розташуванні зірок, спричинені силою тяжіння планет.
«Можна поставити на те, що ця місія відкриє тисячі нових світів», – говорить астроном з Єльського університету Грегорі Лафлін (Gregory Laughlin).
Метод пошуку «Геї» є найбільш придатним для відкриття великих планет на відносно великий орбіті, зазначає дослідник з туринської астрофізичної лабораторії в Італії Алессандро Соцетті (Alessandro Sozzetti), який працює в межах проекту «Гея». На відміну від першого методу, «Гея» безпосередньо вимірюватиме масу планет. Якщо все вдасться, це стане дивним поверненням до методики з численними фальстартами.
Однак для відкриття планет таким способом потрібно декілька років спостережень, до того ж попередній огляд очікується не раніше 2018 року, говорить Соцетті.
Як швидко розширюється Всесвіт
Хоча «Гея» буде переважно досліджувати Чумацький Шлях, вона вплине на вивчення всього осяжного Всесвіту.
Метод прямого вимірювання відстаней «Геї» діє тільки щодо об’єктів нашої Галактики та її найближчого оточення. Щоб визначити відстань до далеких галактик, астрономи зазвичай чекають зіркових вибухів наднових типу Іа. Яскравість такої наднової показує, наскільки далеко перебуває відповідна галактика. Такі покажчики, або «стандартні свічки», – це головний інструмент для визначення швидкості розширення Всесвіту. Вимірювання привели астрономів до гіпотези про те, що таємнича «темна енергія» прискорює це розширення.
Та щоб використовувати наднові як покажчики, астрономи мають порівняти їх з іншими типами стандартних свічок у нашій Галактиці. «Гея» вже найближчим часом з високою точністю виміряє відстані до тисяч таких зірок. Згодом за допомогою таких вимірювань космологи доопрацюють свої карти Всесвіту, а можливо, і розв’яжуть деякі суперечності в оцінюванні темпів його розширення.
Прихована астероїдна загроза
Безперервно скануючи небо, «Гея» також виявлятиме речі, що перебувають набагато ближче до Землі. Зрештою, вона може відкрити приблизно 350 000 астероїдів усередині Сонячної системи та виявити сотні нових астероїдів, говорить астроном з програми «Гея» Паоло Танга (Paolo Tanga), який працює в обсерваторії Ніцци у Франції. Серед них будуть навколоземні об’єкти, чия орбіта виведе їх на відстань близько 200 мільйонів кілометрів від Землі.
Виявивши такі навколоземні об’єкти, «Гея» сповіщатиме лабораторії, які потім за допомогою наземних телескопів зможуть визначити, наскільки вони є небезпечними. Займаючи вигідне розташування в космічному просторі, «Гея» скануватиме майже все небо та виявлятиме об’єкти, що в певний час дуже сильно наближаються до Сонця, через що їх неможливо спостерігати з Землі, розповідає астроном з Лейденської обсерваторії в Нідерландах Ентоні Браун (Anthony Brown), який очолює групу з оброблення даних з «Геї». «Ми зможемо спостерігати за ними в тих районах, які саме тоді зазвичай недоступні з Землі», – говорить він.
Стежачи протягом декількох років за тим, як певні астероїди обертаються по орбіті навколо Сонця, «Гея» зможе проводити складні тести з гравітації із загальної теорії відносності Ейнштейна.
