I december 2013 lancerede Det Europæiske Rumorganisation (ESA) Gaia mission, et rumobservatorium designet til at måle positioner for himmellegemers bevægelser. I løbet af sin fem-årige mission har dette observatorium undersøgt i alt 1 milliard objekter - inklusive fjerne stjerner, planeter, kometer, asteroider, kvasarer osv. - med henblik på at skabe det største og mest præcise 3D-rumskatalog nogensinde lavet.
Med den anden udgivelse af Gaia data, der fandt sted den 25. april 2018, har astronomer gjort nogle dybe opdagelser om vores Galaxy. Den seneste er et 3D-kort over Mælkevejen, der fokuserer på OB-stjerner, de hotteste, lyseste og mest massive stjerner i vores Galaxy. Med dette nyeste 3D-kort, Gaia har givet astronomer endnu et værktøj til at udforske distributionen og sammensætningen af vores Galaxy, såvel som dens fortid og fremtidige udvikling.
Kort sagt er det meget udfordrende at kortlægge strukturen af Mælkevejen - som har en fladet skiveform, der er kendetegnet ved spiralarme - eller rekonstruere fordelingen af stjerner på disken. Dette skyldes det faktum, at solsystemet, som med de fleste stjerner i vores Galaxy, er indlejret i selve den galaktiske disk. Som et resultat har astronomer været nødt til at stole på observationer af andre galakser for at få en bedre forståelse af, hvordan vores egne ser ud.
Det er her 3D-positionerne og 2D-bevægelserne for de over 1 milliard objekter observeret af Gaia kommer i spil. Ved hjælp af data om 40.000 OB-stjerner beliggende inden for en afstand af 10.000 lysår fra solen, kunne Kevin Jardine - en softwareudvikler og amatørastronom, der er specialiseret i at bruge astronomiske data til kortlægning af Mælkevejen - skabe dette omfattende kort.
Fordi OB-stjerner har relativt korte liv - op til nogle få titusinder af millioner år - findes de for det meste tæt på deres dannelsessteder på den galaktiske disk. I løbet af deres levetid udsender disse stjerner en betydelig mængde ultraviolet stråling, som hurtigt ioniserer den omgivende interstellare gas. Som sådan kan de bruges til at spore den samlede fordeling af unge stjerner, stjernedannelsessteder og Galaxy's spiralarme med en stærk grad af nøjagtighed.
Som Jardine forklarede på sin blog på Galaxy Map:
”Jeg udviklede dette kort med hjælp fra forskere med Det Europæiske Rumagenturs Gaia-mission og forskere ved Leiden og Heidelberg universiteter. Det inkluderer isotråber med stjernetæthed, der kortlægger de største koncentrationer af de varmere O-, B- og A-klassestjerner i Gaia DR2-frigivelsen, ca. 5000 ekstremt varme ioniserende stjerner, støvskyer og HII-regioner. Endnu bedre er det tilgængeligt både i en ansigtsmæssig form set ovenfra Mælkevejen og i en ægte 3D-version i den nyeste version af Gaia Sky. ”
På denne måde var Jardine i stand til at oprette et kort, der er centreret om solen og viser den galaktiske disk, som den ville se ud uden for galaksen. At håndtere det enorme antal stjerner i Gaia katalog, Kevin benyttede en teknik, der ofte bruges i CT-scanninger til at visualisere væv fra organer og knogler. Denne teknik er kendt som densitet isosfaces, hvor en glat overflade repræsenterer punkter med konstant værdi inden for et 3D rumfang.
Dette gør det muligt at visualisere regioner med forskellige densiteter; i dette tilfælde blev forskellige regioner af den galaktiske skive repræsenteret ved forskelfarver afhængigt af tætheden af ioniserende stjerner. Regionerne med den højeste tæthed er repræsenteret i lyserøde-lilla nuancer, regioner med mellemdensitet er repræsenteret af violet / blå, og regioner med lav densitet er mørkeblå.
Jadrine konsulterede også data fra andre astronomiske undersøgelser for at kortlægge koncentrationer af interstellært støv (grønt) og kendte skyer med ioniseret gas (røde kugler). Som du kan se, har kortet et usædvanligt udseende, hvor stjernekoncentrationer ser ud til at være arrangeret i eger, der strækker sig fra kernen, snarere end i spiralarme. Dette skyldes en kombination af støvskyer, der skjuver synet på stjernerne bag dem og fordelingen af stjerner langs bestemte synslinjer.
På sin blog udtrykte Jardine betydelig stolthed for det kort, han oprettede, og takkede alle dem, der var med til at gøre det muligt. ”Nogle gange går drømme i opfyldelse,” skrev han. "I dag kan jeg annoncere et detaljeret kort over Mælkevejen ud til 3000 parsecs eller omkring 10 tusinde lysår fra solen ... Jeg har kørt dette sted i næsten 14 år nu, men i dag føles det som en ny begyndelse."
Dette kort, som er det seneste gennembrud, der kommer fra den anden udgivelse af Gaia data, vil hjælpe astronomer med at lære mere om, hvilke slags stjerner der udgør vores Galaxy, dens overordnede struktur, og hvordan Mælkevejen sandsynligvis vil udvikle sig i fremtiden. Den tredje udgivelse af Gaia data er planlagt til at finde sted i slutningen af 2020, hvor det endelige katalog offentliggøres i 2020'erne.
I mellemtiden er en udvidelse allerede godkendt til Gaia mission, som nu vil forblive i drift indtil udgangen af 2020. En interaktiv version af dette kort er også tilgængelig som en del af Gaia Sky, en realtids 3D-astronomi-visualiseringssoftware, der blev udviklet til Gaia mission ved University of Heidelbergs Astronomisches Rechen-Institut.
Og sørg for at tjekke denne trailer til Gaia 3D-kort med tilladelse fra Kevin Jardine:
