Mléčnou dráhu tvoří disk o průměru sto tisíc světelných let, který obsahuje nejméně sto miliard hvězd. Zmapovat alespoň část z nich a pořídit jejich trojrozměrnou mapu je úkolem družice Gaia, kterou připravuje Evropská kosmická agentura (ESA). Start byl naplánován na letošní listopad, nedávno ho ale ESA z technických důvodů odložila na přelom letošního a příštího roku.
ČTĚTE TAKÉ: |
Mise potrvá pět let, během nichž Gaia prozkoumá miliardu hvězd, z toho nejméně deset milionů bližších hvězd uspořádá do trojrozměrné mapy. Nejde ale jen o to, udělat v hvězdách nad našimi hlavami „pořádek“ a proměřit, jak daleko od Země se která z nich nachází.
„Podrobná hvězdná mapa pomůže astronomům odpovědět také na otázku, jak Mléčná dráha vznikala a jak se vyvíjela, nebo napovědět nové informace o temné hmotě, která tvoří většinu hmoty vesmíru,“ uvedl Lennart Lindegren z observatoře ve švédském Lundu, jeden z iniciátorů projektu, pro časopis Nature. Kromě toho astronomové doufají, že Gaia může najít kolem tisícovky vzdálených planet o velikosti Jupiteru.
Jako mince na Měsíci
Gaia nebude kroužit kolem Země. Odstartuje z kosmodromu ve Francouzské Guyaně na raketě Sojuz Fregat a vydá se do rovnovážného bodu L2, který se nachází 1,5 milionu kilometrů od naší planety opačným směrem než Slunce. Bude tak spolu se Zemí obíhat kolem Slunce, aniž by jí naše planeta zakrývala výhled. Speciální štít ji ochrání před slunečními paprsky, aby nerušily pozorování.
Gaia velmi přesně změří polohu hvězd – s přesností šesti úhlových mikrosekund, což je zhruba průměr mince na povrchu Měsíce, pokud bychom ji pozorovali ze Země. Právě kvůli bezkonkurenční přesnosti je nutné vydat se za pozorováním do kosmu – na zemském povrchu by ho rušilo chvění vzduchu v atmosféře.
K TÉMATU: |
Družice pořídí 70 snímků každé hvězdy a během pěti let pořídí více dat než Hubbleův dalekohled za 21 let svého fungování na oběžné dráze. Snímky budou pořizovat dva dalekohledy nastavené do vzájemného úhlu 106,5 stupně, což umožní širokoúhlé pokrytí oblohy.
Obraz z dalekohledů poputuje do detektorů podobných těm, které máme v digitálních fotoaparátech. Bude jich ale pohromadě 106 a jejich celkové rozlišení činí 900 megapixelů (pro srovnání – kamera Hubbleova dalekohledu má rozlišení 16 megapixelů).
Družice nebude měřit jen přesné pozice hvězd na obloze, ale také jejich vzdálenost od Země – s přesností jednoho procenta. S takovou přesností zatím známe vzdálenosti jen několika stovek hvězd.
Evropská družice Gaia zmapuje Mléčnou dráhu
Vzdálenost hvězd vědci vypočítají pomocí celkem jednoduché geometrie. Využijí k tomu tzv. paralaxu – jev, který zná každý, kdo někdy při jízdě autem sledoval, jak se bližší předměty, například stromy podél cesty, pohybují rychleji než vzdálenější pozadí. Bližší hvězda se stejným způsobem zdánlivě pohybuje vůči hvězdnému pozadí, když naše „auto“ – planeta Země – mění svou polohu kolem Slunce.
Během roku pozorujeme hvězdy z různých pozic, takže v lednu se blízká hvězda promítá do jiného místa hvězdného pozadí než v červenci. Pak stačí změřit úhel, pod kterým hvězdu vidíme, zohlednit průměr oběžné dráhy Země – tedy vzdálenost mezi místy, odkud hvězdu pozorujeme v lednu a v červenci – a s těmito údaji můžeme vypočítat vzdálenost blízké hvězdy.
Gaia není první družicí s tímto posláním. Na stejném principu pracovala evropská sonda Hipparcos v letech 1989 až 1993. Sice se potýkala s technickými problémy a kvůli poruše rakety se nedostala na původně plánovanou dráhu, přesto se jí podařilo změřit vzdálenosti 118 tisíc hvězd, byť ne tak přesně, jako to má zvládnout Gaia. S přesností jednoho procenta změřila vzdálenost pouze 400 hvězd. Přesto byla mise Hipparcos pro astronomy průlomem – pozorováními ze Země se předtím podařilo takto proměřit jen 50 hvězd. Proto je katalog Hipparcos zatím tím nejlepším, co mají astronomové k dispozici.
Škrty a kompromisy
Gaia tedy poskytne dosud zdaleka nejpřesnější měření polohy a vzdálenosti hvězd, přesto se ani ona nevyhnula kompromisům. Původně měla mít ještě přesnější přístroje a poskytovat ještě dvakrát přesnější údaje, jenže původní koncept padl za oběť rozpočtovým škrtům.
V roce 2006 na protest proti těmto změnám dokonce rezignoval jeden z vedoucích projektu Michael Perryman z Bristolské univerzity. „Byl jsem velmi frustrován rozhodnutím seškrtat náš projekt, které nebylo učiněno na jakémkoliv vědeckém základě,“ vysvětluje svůj krok Michael Perryman. Celkové náklady činí 650 milionů eur.
Gaia bude podle Perrymana pro astronomy i tak obrovským krokem vpřed. Osobně se však nemohl smířit s tím, že nyní její přístroje nepostačí pro další původně plánované úkoly, především pro sledování asteroidů, které by mohly ohrozit Zemi, a přesné propočty jejich dráhy.
Nicméně pořád jsou na tom evropští astronomové lépe než jejich američtí kolegové.
Také NASA plánovala družici SIM (Space Interferometry Mission) zaměřenou na přesné mapování hvězd, byť na jiném principu. Do jejího vývoje americká kosmická agentura investovala stovky milionů dolarů, dokončení projektu se však několikrát odsouvalo.
A v roce 2010 ho agentura zrušila úplně, protože by vyžadoval další 1,2 miliardy dolarů. „Prostě na to nebyly peníze,“ konstatuje Michael Shao z NASA, který se na přípravě mise SIM podílel. Družice Gaia Evropské kosmické agentury bude pět let zkoumat velkou část naší Galaxie. Cílem je pořídit její podrobnou trojrozměrnou mapu a přinést nové informace o vývoji a struktuře Galaxie.
