Ruđerovci daju važan doprinos podacima satelita Gaia

Danas je objavljen treći paket podataka koje je prikupila Gaia (Gaia Data Release 3). U objavi novih podataka astronomi ističu podatke o 'zvjezdanim potresima', promjenjive zvijezde i višestruke sustave zvijezda, te druge fascinantne uvide u ovom do sada najdetaljnijem istraživanju Mliječnog puta, poput interaktivnog Hertzsprung-Russell dijagrama koji povezuje temperaturu, sjaj, evolucijski status i spektar zvijezda, koji je izrađen upravo na Institutu Ruđer Bošković -gaiaxp.irb.hr.

Doprinos satelita Gaia u boljem razumijevanju kozmologije najviše dolazi do izražaja kod određivanja udaljenosti u svemiru. Precizno mjerenje udaljenosti je kritičan dio provjere postojećih kozmoloških modela, a satelit Gaia je od izuzetne važnosti u cijelom procesu zato što se kalibracija metoda za određivanje udaljenosti oslanja na mjerenja koja upravo provodi Gaia.

''Ova treća objava podataka je posebno značajna jer su po prvi puta objavljeni usrednjeni spektri niske rezolucije za oko 220 milijuna objekata čime Gaia postaje najveći izvor opaženih astrofizičkih spektara. Osim spektara zvijezda, objavljeni su i spektri izvangalaktičkih objekata poput kvazara. Zahvaljujući tim spektrima postaje moguća mnogo detaljnija analiza objekata. Naš tim istraživača s IRB-a je u razdoblju od prethodne objave podataka intenzivno radio na pripremi podataka, doprinoseći razvoju programskog paketa Gaiaxpy koji omogućuje detaljno proučavanje spektara. Kao jedan od rezultata predstavljen je i interaktivni Hertzsprung-Russellov dijagram koji vizualizira povezanost temperature, sjaja, evolucijskog stadija i spektra zvijezda,'' objašnjava dr. sc. Lovro Palaversa iz Laboratorija za astročestičnu fiziku i astrofiziku IRB-a.

Veliki korak naprijed u stvaranju najvećeg i najpreciznijeg trodimenzionalnog kataloga Mliječne staze

Gaia je satelit koji je lansirala Europska svemirska agencija (ESA) u prosincu 2013. Njezina misija je stvoriti najveći i najprecizniji trodimenzionalni katalog naše galaksije, Mliječne staze, i to mjerenjem položaja, udaljenosti i kretanja zvijezda s nevjerojatnom preciznosti, uz otkrivanje novih spoznaja o sastavu, nastanku i razvoju Mliječnog puta.

Satelit Gaia ulazi u završnicu misije. Očekuje se da će konačni katalog sadržavati precizna mjerenja položaja, "apsolutnih" paralaksi i vlastitog gibanja za više od 1.8 milijardi zvijezda što će, uz dodatak podataka o radijalnoj brzini i  atmosferskim parametrima zvijezda, omogućiti detaljno modeliranje galaksije i rasvijetliti njezino formiranje i prošlost. Metoda opažanja i obrade podataka je nepristrana, stoga Gaia prikuplja i veliku količinu podataka važnih i korisnih za ostale grane astronomije.

U obradi podataka sudjeluju i istraživači Laboratorija za astročestičnu fiziku i astrofiziku IRB-a pod vodstvom dr. sc. Lovre Palaverse. Naime, ovaj tim u sklopu projekta Hrvatske zaklade za znanost (HrZZ), zanimljivog naziva 'Rudarenje promjenjivog neba'  osim obrade podataka koji su slobodno dostupni znanstvenicima i široj javnosti, uz pomoć strojnog učenja koristi podatke iz sličnih velikih astrofizičkih baza podataka kako bi istražili povijest galaksije i fizikalne mehanizme koji upravljaju promjenama astrofizičkih objekata.

Aplikacija s IRB-a za praćenje evolucijskog stanja promatrane zvjezdane populacije

Ususret trećoj objavi podataka prikupljenih satelitom Gaia ovaj tim istraživača s IRB-a je objavio interaktivnu aplikaciju koja vizualizira povezanost temperature, luminoziteta, evolucijskog statusa i spektra zvijezda.

Hertzsprung-Russellov dijagram (HR dijagram) pokazuje vezu između luminoziteta i efektivne površinske temperature zvijezde. Luminozitet je mjera ukupne izračene elektromagnetske snage nekog tijela, a efektivna površinska temperatura zvijezde je temperatura koju bi imalo crno tijelo istog luminoziteta po jedinici površine kao i zvijezda. Luminozitet se može izraziti kao omjer luminoziteta pojedine zvijezde i sunčevog luminoziteta, no najčešće se koristi apsolutna magnituda (M), tj. mjera luminoziteta objekta na standardiziranoj udaljenosti od 10 parseka (32.6 svjetlosnih godina). Stoga je za određivanje apsolutne magnitude potrebno poznavati i sjaj i udaljenost objekta. 

''Precizno određivanje temperature zvijezde traži spektroskopska mjerenja koja u usporedbi s fotometrijskim mjerenjima (mjerenja sjaja kroz filtar koji propušta određeni pojas valnih duljina) koriste puno više resursa i vremena provedenog u mjerenjima po objektu, pa astronomi često kao zamjenu za precizno izmjerenu temperaturu koriste astronomsku boju tj. indeks boje, razliku sjaja izmjerenu kroz dva različita filtra. Što je indeks boje manji, objekt je više temperature, kaže se i da je objekt 'plaviji'. Analogno, objekti s većim indeksima boje su hladniji odnosno 'crveniji'.

Položaj zvijezda u HR dijagramu odgovara evolucijskoj fazi u kojoj se one nalaze te (početnoj) masi zvijezda. HR dijagramom dominira glavni niz, dijagonalna sekvenca zvijezda čiji je glavni izvor energije gorenje vodika u njihovim središtima. Gore i desno od glavnog niza se nalaze divovske zvijezde, a dolje i lijevo bijeli patuljci. HR dijagram prikazuje trenutni pregled evolucijskog stanja promatrane zvjezdane populacije pa treba imati na umu da će različite populacije zvijezda imati morfološki različite H-R dijagrame. Na primjer, Sunce ima apsolutnu magnitudu M_G=5 i BP-RP boju oko 1,''  objašnjava dr. Palaversa koji je s poslijedoktorandom dr. sc. Krešimirom Tisanićem i izradio aplikaciju (gaiaxp.irb.hr) koja pomoću podataka prikupljenih satelitom Gaia pokazuje vezu između apsolutne magnitude (luminoziteta), astronomske boje (temperature), evolucijske faze i spektra zvijezda u pojedinom dijelu HR dijagrama zvijezda unutar kugle promjera 100 parseka sa središtem u Suncu.

Približno 200.000 zvijezda prikazanih u aplikaciji čini otprilike 70% svih zvijezda koje se nalaze unutar radijusa od 100 paraseka. Aplikacija će uskoro biti osvježena i s drugim izborima prikazanih skupova uključivši i potpuni skup od svih 220 milijuna zvijezda čiji spektri su objavljeni u trećoj objavi podataka 'Gaia Data Release 3', navode s IRB-a.

Podaci za izradu ove dokumentacije su obrađeni programskim paketom GaiaXPy (https://gaia-dpci.github.io/GaiaXPy-website/ ) u čijoj izradi su sudjelovali istraživači s Instituta Ruđer Bošković.