За три недели до Рождества астрономы рано открывают один из своих подарков. Внутри находится самый долгожданный подарок — обширный каталог из более чем миллиарда звезд в нашей галактике и вокруг нее, самый продвинутый из когда-либо созданных в своем роде. Эта новая находка уже используется, и астрономы нетерпеливо изучают ее данные, надеясь раскрыть некоторые из самых интригующих секретов нашей галактики.

Этот подарок был получен от телескопа Gaia Европейского космического агентства (ЕКА) стоимостью 1 миллиард долларов, запущенного в 2013 году в рамках десятилетней миссии по измерению движения, положения и других ключевых свойств миллиардов звезд в нашей галактике и вокруг нее. В четверг, 3 декабря, ЕКА выпустило новую серию данных обзора, известную как Gaia Early Data Release 3 (EDR3), которая содержит обновленную информацию о миллиардах звезд, включая более точные расчеты их местоположения и скоростей, важные инструменты для астрономов. «Расстояния до звезд примерно на 30 процентов точнее, а собственные движения увеличились в два раза», — говорит Энтони Браун из Лейденского университета в Нидерландах, руководитель группы обработки данных Gaia. «Это потому, что мы собрали наблюдения за 34 месяца вместо 22 месяцев как в предыдущем выпуске».

Немедленно применив эти уточненные вычисления, десятки астрономов собрались в четверг на виртуальном «хакатоне», известном как Gaia Sprint. После предыдущего выпуска данных Gaia в 2018 году эти астрономы лично встретились в Нью-Йорке; В этом году из-за COVID-19 потребовалась более удаленная встреча. Используя платформу обмена мгновенными сообщениями Slack в сочетании с цифровым конференц-залом в сервисе видеосвязи Wonder, астрономы со всего мира могли общаться и обсуждать данные в реальном времени, как только они были опубликованы. «Мы все работаем над одним и тем же набором данных в один и тот же день, но делаем очень разные вещи», — говорит Джеки Фээрти из Американского музея естественной истории, один из организаторов мероприятия. «Это как вечеринка науки».

Среди участников был Лукаш Выжиковски из Варшавского университета в Польше, который планировал использовать данные для поиска признаков черных дыр, поскольку их гравитационное притяжение искривляло свет более далеких звезд. В частности, он искал маленькие черные дыры так называемой «звездной массы», которые примерно в пять-десять раз больше нашего Солнца. «Нам известно всего несколько десятков таких черных дыр», — говорит он. «Итак, мы пытаемся обнаружить эффекты линзирования. Если свет нарушается гравитационным потенциалом черной дыры, то вы видите эффект самой черной дыры». Gaia предоставляет новый способ поиска таких эффектов в огромных масштабах. «Только Gaia может дать нам такие точные измерения, чтобы мы могли увидеть смещение звезды на заднем плане, по таким эффектам линзирования», — говорит Выжиковски. Он отмечает, что шансы невелики; от двух миллиардов звезд в данных Gaia ожидается только одно или два таких события, если они вообще есть.

В другом месте Ана Бонака из Йельского университета и Адриан Прайс-Уилан из Института Флэтайрон использовали EDR3 для поиска сгустков темной материи в нашей галактике. Повсюду в Млечном Пути можно найти группы звезд, движущиеся в упорядоченной очереди, известной как звездные потоки. Используя точные данные Gaia, должно быть возможно составить карту движения этих потоков и найти любые области, которые кажутся необычно плотными или лишенными. «Мы отметили, что все эти звезды должны путешествовать вместе», — говорит Бонака. «Однако в галактике с большим количеством сгустков темной материи распределение должно выглядеть несколько иначе». Это должно привести к чрезмерной и недостаточной плотности потока, что намекает на гравитационное влияние сгустков темной материи, скрытых от нашего взгляда. EDR3 уже давал «гораздо более четкое представление о потоках», — говорит Прайс-Уилан, что позволяло легче отмечать возможные скопления.

Карим Эль-Бадри из Калифорнийского университета в Беркли тем временем искал широкие двойные системы — звезды, вращающиеся вокруг друг друга, но разделенные расстоянием от Земли до Солнца в 10–100 000 раз. По словам Эль-Бадри, более ранние выпуски данных Gaia содержали многочисленные ошибки обработки данных, из-за которых более далекие звезды казались ближе, что затрудняло идентификацию широких двойных звезд. Но в EDR3 «пока кажется, что они намного лучше справляются с фильтрацией этих плохих источников», — говорит он. Это должно позволить найти гораздо больше, что может быть полезно для дальнейшей калибровки самих данных Gaia. Телескоп имеет небольшую погрешность в вычисленных расстояниях между звездами, до 20 процентов для самых далеких звезд, что может вызвать проблемы при анализе данных. Но Эль-Бадри говорит, что наблюдение широких двойных звезд может помочь решить эту проблему, если расстояния до двух звезд, которые, как известно, вращаются друг вокруг друга, можно будет независимо измерить и сравнить.

Многое также было сказано о потенциальной способности Gaia обнаруживать экзопланеты, вращающиеся вокруг некоторых из этих звезд, с помощью техники, называемой астрометрией, которая может выявить присутствие планет путем того, как они заставляют свои родительские звезды колебаться взад и вперед в плоскости Земли. И хотя большинство открытий новых экзопланет не ожидается до четвертого выпуска данных телескопа через четыре или пять лет, полный выпуск данных EDR3 в начале 2022 года может содержать информацию о ранее обнаруженных экзопланетах. «Мы надеемся, что в 2022 году некоторые из известных экзопланет будут иметь астрометрические измерения, которые дадут нам реальную информацию о массах этих экзопланет», — говорит Рональд Дриммел из Туринской астрофизической обсерватории и член команды Gaia. «Мы говорим о больших экзопланетах, о Юпитерах, которые вращаются вокруг других звезд и видят их влияние на их звезду, а не о маленьких экзопланетах земного типа».

Другие исследования уже были возможны с EDR3. Дриммел увидел доказательства существования ранее предполагавшейся черной дыры в звездной системе, например, благодаря уточнению данных Gaia. Астрономы смогли измерить ускорение нашей солнечной системы по направлению к центру Галактики, измерив расстояния до квазаров, ярких объектов в миллиардах световых лет от нас, достигнув показателя в семь километров в секунду за миллион лет. «Это смехотворно малое число, но мы смогли измерить его с помощью Gaia», — говорит Браун. И в ближайшие недели, месяцы и годы нас ждет гораздо более интересная наука. «Данные Gaia похожи на цунами, проходящее через астрофизику», — сказал Мартин Барстоу из Университета Лестера в Великобритании, член команды Gaia, на виртуальной пресс-конференции в четверг, на которой были объявлены данные. «Это просто трансформация. Астрономия до и после Gaia будет неузнаваемой».