84 miliony gwiazd, a liczenie trwa

Centralna część Drogi Mlecznej sfotografowana przez teleskop VISTA
Centralna część Drogi Mlecznej sfotografowana przez teleskop VISTA. Zdjęcie ma prawie 9 miliardów pikseli (108 500 na 81500 pikseli). Powstało ze złożenia tysięcy pojedynczych fotografii wykonanych przy użyciu trzech różnych filtrów.
ESO/VVV Consortium, Acknowledgement: Ignacio Toledo

Korzystając z ogromnego, dziewięciogigapikselowego zdjęcia z teleskopu VISTA do przeglądów w podczerwieni w Obserwatorium ESO Paranal, międzynarodowy zespół astronomów stworzył katalog ponad 84 milionów gwiazd w centralnych częściach Drogi Mlecznej. Ten gigantyczny zestaw danych opisuje ponad dziesięć razy więcej gwiazd niż poprzednie badania i jest sporym krokiem w kierunku zrozumienia naszej własnej Galaktyki. Zdjęcie udostępnia widzom niesamowity, powiększalny widok na centralne rejony naszej Galaktyki. Jest tak wielkie, że gdyby wydrukować je w rozdzielczości typowej książki, miałoby 9 metrów długości i 7 metrów wysokości.

„Obserwując szczegółowo miriady gwiazd w centrum Drogi Mlecznej, możemy wiele nauczyć się na temat powstawania i ewolucji gwiazd, nie tylko w naszej Galaktyce, ale także w innych galaktykach spiralnych” wyjaśnia Roberto Saito (Pontificia Universidad Católica de Chile, Universidad de Valparaíso and The Milky Way Millennium Nucleus, Chile), główny autor badań.

Większość galaktyk, w tym nasza rodzima Droga Mleczna, posiada dużą koncentrację starych gwiazd otaczających centrum – obszar ten astronomowie nazywają zgrubieniem galaktycznym. Zrozumienie powstawania i ewolucji zgubienia galaktycznego Drogi Mlecznej jest kluczowe dla zrozumienia galaktyki jako całości. Niestety uzyskanie szczegółowych obserwacji tego rejonu nie jest prostym zadaniem.

„Obserwacje zgrubienia Drogi Mlecznej są bardzo trudne, ponieważ jest ono przesłonięte przez pył”, mówi Dante Minniti (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Chile), współautor badań. „Aby wejrzeć w serce galaktyki, potrzebujemy obserwacji w świetle podczerwonym, na które pył ma mniejszy wpływ.”

Wielkie zwierciadło, szerokie pole widzenia i bardzo czułe detektory podczerwieni na 4,1-metrowym teleskopie VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), czynią go najlepszym aktualnie narzędziem do tego zadania. Zespół astronomów korzysta z danych programu VISTA Variables in the Via Lactea programme (VVV) [1], jednego z sześciu publicznych przeglądów wykonanych za pomocą VISTA. Dane zostały użyte do utworzenia monumentalnego kolorowego zdjęcia 108 200 na 81 500 pikseli, składającego się z prawie dziewięciu miliardów pikseli. To jedno z największych zdjęć astronomicznych kiedykolwiek utworzonych. Zespół użył teraz tych danych do skompilowania największego katalogu centralnej koncentracji gwiazd w Drodze Mlecznej [2].

Aby pomóc w analizie tego olbrzymiego katalogu, jasność każdej z około 84 milionów gwiazd została naniesiona na wykresie względem jej barwy, w celu utworzenia diagramu barwa-jasność. Wykres zawiera ponad dziesięć razy więcej gwiazd niż poprzednie badania i po raz pierwszy wykonano go dla całego zgrubienia galaktycznego. Diagramy barwa-jasność są bardzo cennym narzędziem, często używanym przez astronomów do badania różnych fizycznych własności gwiazd, takich jak temperatury, masy i wiek [3].

„Każda z gwiazd zajmuje w tym schemacie odpowiednie miejsce w trakcie swojego życia. Jej umiejscowienie zależy od tego jak jest jasna i jak gorąca. Ponieważ nowe dane dają nam wgląd we wszystkie gwiazdy za jednym razem, możemy dokonać spisu wszystkich gwiazd w tej części Drogi Mlecznej” wyjaśnia Dante Minniti.

Nowy diagram barwa-jasność dla zgrubienia galaktycznego zawiera skarbnicę informacji o strukturze i zawartości Drogi Mlecznej. Ciekawym wynikiem, który ujawniły nowe dane, jest duża liczba słabych czerwonych karłów. Gwiazdy te są świetnymi kandydatkami w pobliżu których można poszukiwać małych egzoplanet, używając metody tranzytów [4].

„Inną wspaniałą cechą przeglądu VVV jest to, że mamy do czynienia z publicznym przeglądem nieba. Oznacza to, że wszystkie dane są publicznie dostępne poprzez archiwum danych ESO, możemy więc spodziewać się wielu innych ciekawych rezultatów wynikających z tego wspaniałego źródła” podsumowuje Roberto Saito.

Uwagi

[1] Przegląd VISTA Variables in the Via Lactea (VVV) jest publicznym przeglądem dedykowanym skanowaniu południowej płaszczyzny i zgrubienia Drogi Mlecznej poprzez pięć filtrów w podczerwieni. Rozpoczął się w 2010 roku i otrzymał łącznie 1929 godzin czasu obserwacyjnego w przeciągu pięciu lat. Via Lactea to łacińska nazwa Drogi Mlecznej.

[2] Zdjęcie wykorzystane w tych badaniach pokrywa około 315 stopni kwadratowych nieba (nieco mniej niż 1% całego nieba), a obserwacje zostały przeprowadzone z wykorzystaniem trzech filtrów podczerwonych. Katalog zawiera pozycje gwiazd oraz jasności zmierzone w poszczególnych filtrach. Obejmuje około 173 miliony obiektów, z których około 84 miliony zostały potwierdzone jako gwiazdy. Pozostałe obiekty były albo zbyt słabe, albo zblendowane z sąsiednimi, lub też na tyle zniekształcone poprzez inne artefakty, że nie były możliwe dokładne pomiary. Część innych to z kolei obiekty rozciągłe, takiej jak odległe galaktyki.

[3] Diagram barwa-jasność jest wykresem, który przedstawia obserwowaną jasność  zestawu obiektów względem ich kolorów. Barwy są mierzone poprzez porównanie na ile jasny jest obiekt w poszczególnych filtrach. Wykres ten jest podobny do diagramu Hertzsprunga-Russella (HR), który z kolei przedstawia luminosity (albo jasność absolutną), a nie jasność obserwowaną. Do wykonania diagramu HR potrzebna jest wiedza o odległościach do uwzględnionych na wykresie gwiazd.

[4] Poszukiwanie planet metodą tranzytów polega na szukaniu małych spadków jasności gwiazdy, które występują gdy planeta przechodzi przed nią i blokuje część światła. Niewielkie rozmiary czerwonych karłów, zwykle typów widmowych K i M, dają większy względny spadek jasności, gdy małomasywna planeta przechodzi przed gwiazdą, co ułatwia poszukiwania.

Więcej informacji

Wyniki badań opublikowano w artykule “Milky Way Demographics with the VVV Survey I. The 84 Million Star Colour–Magnitude Diagram of the Galactic Bulge“, R. K. Saito et al., który ukazał się w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu badawczego: R. K. Saito (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Universidad de Valparaíso, Chile; The Milky Way Millennium Nucleus, Chile), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile; Vatican Observatory), B. Dias (Universidade de São Paulo, Brazylia), M. Hempel (Pontificia Universidad Católica de Chile), M. Rejkuba (ESO, Garching, Niemcy), J. Alonso-García (Pontificia Universidad Católica de Chile), B. Barbuy (Universidade de São Paulo), M. Catelan (Pontificia Universidad Católica de Chile), J. P. Emerson (Queen Mary University of London, Wielka Brytania), O. A. Gonzalez (ESO, Garching, Niemcy), P. W. Lucas (University of Hertfordshire, Hatfield, Wielka Brytania) oraz M. Zoccali (Pontificia Universidad Católica de Chile).

Linki

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1184