На сегодняшний день каталогизировано около 2,5 млн звезд нашей галактики. Это число гораздо меньше количества звезд даже в нашем рукаве галактики, что уж там говорить о всей галактике. Об остальных числах мы знаем только в теории, на основе экстраполяции и математических моделей.

Европейское космическое агентство решило подойти к вопросу на современном уровне техники. С помощью телескопа Gaia за пять лет его работы, "на потоке" будут измерены координаты, скорости и другие параметры почти миллиарда звёзд! Но это всего лишь очень небольшая часть звёзд нашей галактики, до полной картины ещё очень далеко: в нашей галактике 200 миллиардов звезд.

Лирическое отступление для справки:

Наша галактика, Млечный путь, довольно скромная по свои размерам. К примеру, соседняя галактика Андромеды более массивна, чем наша и имеет уже 1 триллион звезд, то есть в 5 раз больше звезд, чем у нас.

Самые большие галактики вселенной - эллиптические. Эти гиганты потеряли свою спиральную форму благодаря множественным взаимодействиям между соседними галактиками. Самая большая из этих галактик, когда либо обнаруженная, находится в кластере Абелль 2009 (Abell 2009) и содержит 100 триллионов звезд.

Только подумайте, всего существует 100 миллиардов галактик в доступной нам для обзора вселенной! Когда Вы суммируете все цифры, то получите число звезд во всей вселенной - 1 с 24 нулями. То есть, 1,000,000,000,000,000,000,000,000 звезд.

Gaia (аббревиатура от слов Global Astrometric Interferometer for Astrophysics в русской транскрипции Гайя) — космический оптический телескоп Европейского Космического Агентства. Он был выведен на орбиту 19 декабря 2013 года российской ракетой-носителем "Союз-СТ-Б" (с разгонным блоком "Фрегат") с космодрома Куру во Французской Гвиане в Южной Америке.

Главная задача телескопа — составить подробную карту распределения звёзд нашей Галактики.

8 января 2014 года аппарат успешно достиг своей целевой орбиты вокруг точки Лагранжа (L2), отдалённой от земли на 1,5 миллиона километров, что приблизительно в четыре раза больше, чем расстояние от Луны до Земли. Период обращения по орбите Лиссажу будет составлять около 180 дней, расстояние до L2 — от 270 до 707 тысяч километров.

Для справки: точки Лангража - это особые точки в космосе, вокруг которых, как вокруг планеты, может двигаться по орбите (называемой орбитой Лиссажу) любой объект. Кстати, эти орбиты не круговые, они имеют сложную форму.

На орбите вокруг этой точки гравитационного равновесия, приблизительно на неизменном удалении от Земли и Солнца, телескоп будет находиться в стабильных условиях, недоступных на околоземной орбите. За несколько лет работы аппарату почти не потребуется включений двигателя для коррекции собственной орбиты.

Gaia рассчитан на пять лет эксплуатации. Орбита спутника рассчитана так, чтобы в течении примерно 6 лет не попадать в область тени или полутени от Земли, так как даже короткое затмение приведет к потере энергоснабжения и значительному тепловому шоку после которого потребуется значительная перекалибровка телескопов.





Для максимальной тепло- и светозащиты телескоп оснащён большим разворачивающимся экраном площадью в 100 квадратных метров.

С помощью Gaia будет составлена трёхмерная карта части нашей Галактики с указанием координат, направления движения и цвета около миллиарда звёзд. Помимо этого, телескоп сможет открыть около 10 тыс. экзопланет, а также астероиды и кометы в Солнечной системе.

Разработка миссии Gaia заняла 13 лет и обошлась в 740 млн. евро.

Научная задача экспедиции Gaia заключается в том, чтобы при помощи обследования звёзд прояснить возникновение и развитие нашей галактики. Собранные Gaia данные позволят астрономам лучше понять, как возникают звёзды и каким образом они насыщают материей пространство вокруг себя когда умирают. Прежде недостижимая точность измерения расстояния до звезды (параллакс) и движения (радиальная скорость) одного миллиарда звёзд, дадут астрономам более чёткую картину развития и структуры Млечного Пути. Параллакс и собственное движение будут измеряться с помощью двух разнонаправленных телескопов, плоскость обзора которых перпендикулярна оси вращения. Радиальная скорость звезд будет измеряться с помощью одного спектрометра, также установленного на Gaia.

Точность измерения параллакса и местоположения для ярких звёзд (до 15 звёздной величины) будет выше 25 µas (миллионных долей угловой секунды), а для слабых звёзд (около 20 звёздной величины) до 300 µas. Чтобы представить себе колоссальную угловую точность измерения телескопами Gaia, можно привести такой пример: угол в 25 миллионных долей секунды - это угол под которым видится человеческий волос на расстоянии 400 километров!

Светочувствительная матрица телескопа имеет самое большое разрешение из когда-либо выводимых на орбиту - около миллиарда пикселей! Физический размер этой матрицы 100х50 см.

Оптическая схема телескопа состоит из двух зеркальных телескопов с прямоугольными основными зеркалами 1.46 на 0.51 метра. Всего в каждом телескопе сложная система из 6 зеркал. Такая сложная оптическая схема понадобилась, чтобы "упаковать" оба телескопа в диаметр Gaia 2.3 м. При этом оба телескопа проецируют изображение на одну матрицу, а разделение изображений возложено на цифровую обработку.

Обработка фотометрических данных с Gaia.

Команда трудилась в течение нескольких лет, чтобы разработать систему, которая сможет откалибровать "сырые" фотометрические данные. Даже сильно сжатые данные, передаваемые со спутника, за время 5 летней миссии заполнят более 1300 DVD-дисков! То есть поток данных со спутника будет идти со скоростью больше 3 гигабайт в сутки! Этот объём будет воспроизводиться много раз в процессе обработки данных, в качестве промежуточных результатов вычислений.

Компьютерная система для обработки этих данных состоит из 108 идентичных серверов, используемых для объемной обработки данных, а также из 9 дополнительных серверов, используемых для мониторинга, резервного копирования и управления. У каждого из 108 серверов есть по два 6-ядерных процессора, 48 Гб оперативной памяти и 9 терабайт памяти жесткого диска. Поэтому основная система обработки суммарно имеет 1296 процессорных ядер, около 5 терабайт оперативной памяти и около 1 петабайта на жестком диске. Отдельные серверы связаны между собой высокоскоростной 40 гигабитной сетью для обеспечения быстрой связи и передачи больших объемов данных.

Система будет обрабатывать фотометрические данные, поступающие со спутника в течение 5-6 лет миссии, а также ещё 2 года после её завершения, чтобы создать откалиброванный набор измерений, которые будут использованы астрономическим сообществом.

В данный момент получены первые тестовые изображения от телескопов Gaia. Одно из них, на котором виден звездный кластер в Большом Магеллановом облаке, опубликовало Европейское космическое агентство ESA.



На изображении виден кластер молодых звезд NGC 1818, удаленный от Земли на 164 световых года. Изображение снято без светофильтров и занимает примерно один процент от общего поля зрения «Гайи». Большое Магелланово облако, где расположено скопление NGC 1818, является одной из сателлитных галактик Млечного пути.

Тестовые изображения предназначены для фокусировки и настройки телескопов. После того, как она будет проведена, Gaia больше не будет отправлять на Землю подобные снимки. Поскольку основная задача телескопа — составление рекордно точной трехмерной карты Млечного пути, вместо широкоформатных изображений аппарат будет передавать небольшие снимки отдельных звезд. Каждое из светил планируется зафиксировать как минимум 70 раз для большей точности и достоверности измерений.

А. Макеев, специально для сайта "Ваш компьютер"