宇宙の地図を作るミッションで星団、小惑星、重力のトリックが明らかに

欧州宇宙機関（ESA）は10月10日、約10年にわたるガイア計画の中間データの一部を発表した。データには、巨大な星団内の50万個の新しい星と暗い星、380個を超える宇宙レンズの候補、太陽系内の15万個を超える小惑星の位置などが含まれている。

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2013 年 12 月に打ち上げられたガイアは、正確な恒星調査を行い、銀河とその先の地図を作成するという使命を持つ天文観測宇宙船です。宇宙における地球の位置をより詳細に把握できれば、既知の宇宙を構成する多様な物体をより深く理解できるようになります。

50万個の新しい星と星団コア

2022年にガイアがリリースした3回目のデータ（DR3）には、18億個を超える恒星に関するデータが含まれており、天の川とその先のかなり完全な視界が構築されました。これだけのデータが揃っていても、ESAのマッピングにはまだギャップがありました。ガイアは、特に星が密集している空の領域を完全に探査しておらず、近隣の星よりも少し明るさが劣る星を見落としていました。

その重要な例は球状星団です。球状星団は既知の宇宙で最も古い天体の一つであり、宇宙の過去を振り返るのに特に価値があります。しかし、その明るい中心核は、鮮明な画像を得ようとする望遠鏡を圧倒することがあります。

ガイアは、恒星マップの空白を埋めるためにオメガ ケンタウリを選択しました。オメガ ケンタウリは、地球から見える最大の球状星団であり、銀河のより「典型的な」星団の 1 つの良い例です。ガイアは、星団が視界に入るたびに、星団の中心を取り囲むより広い空の領域を正確にマップする特別なモードを有効にしました。

「オメガケンタウリでは、ガイアがこれまで見たことのない50万以上の新しい星を、たった一つの星団から発見しました！」と、研究の共著者でポツダム・ライプニッツ天体物理学研究所（AIP）の天体物理学者であるカチャ・ウェイングリル氏は声明で述べた。「これを科学に使うことは予想していなかったので、この結果はさらに興奮させられます。」

このデータにより、研究チームは、適切に測定するには近すぎる新しい星も検出することができた。

「新しいデータにより、星団の構造、構成する恒星の分布、動きなどを研究し、オメガケンタウリの完全な大規模地図を作成することができます。ガイアの潜在能力を最大限に活用し、この素晴らしい宇宙ツールを最大出力で展開しました」と、研究の共著者でAIPの天体物理学者アレクセイ・ミンツ氏は声明で述べた。

50万個の新しい星は、オメガ・ケンタウリがガイアがこれまで探査した領域の中で最も星が密集している領域の一つであることを示した。

現在、ガイアはこれらと同じ技術を使ってさらに 8 つの領域を探索しています。これらの探索から得られた情報は、ガイア データ リリース 4 に収録される予定です。これにより、天文学者は宇宙の構成要素内で何が起こっているのかを真に理解し、銀河の年齢をより正確に確認できるようになります。

重力レンズを発見

重力レンズ効果は、宇宙空間の遠く離れた物体の像が、観測者と物体の間にある銀河や恒星などの妨害物質によって歪められたときに発生します。中央の物質は巨大なレンズのように機能し、光の明るさを拡大して遠く離れた光源の複数の像を空に投影します。

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「ガイアはまさにレンズの探求者です」と、研究の共著者でボルドー天体物理学研究所の天体物理学者クリスティーヌ・デュクラン氏は声明で述べた。「ガイアのおかげで、私たちが見ている物体の中には、星のように見えても単なる星ではないものがあることが分かりました。」

ここにある天体の中には普通の恒星ではなく、遠方のクエーサーもあります。これらのクエーサーは、ブラックホールによってエネルギーが供給されている非常に明るい高エネルギーの銀河です。現在までに、ガイアは381個のレンズクエーサー候補を発見しました。これは宇宙学者にとって「金鉱」であり、一度に検出された候補としてはこれまでで最大数だとデュクラン氏は言います。

レンズ効果を受けたクエーサーを検出するのは困難です。レンズ効果を受けたシステムの構成画像が空に集まって誤解を招く可能性があるからです。

「ガイアの素晴らしいところは、あらゆる場所を観測するので、どこを探せばいいか知らなくてもレンズを見つけることができることです」と、研究の共著者でコートダジュール大学の天体物理学者ローラン・ガルッチオ氏は声明で述べた。「今回のデータ公開により、ガイアは高解像度で全天の重力レンズの調査を達成した初のミッションとなります。」

小惑星と天の川

このデータリリースの研究の 1 つは、156,823 個の小惑星についてさらに詳しく明らかにし、以前のほぼ 2 倍の期間にわたってそれらの位置を正確に特定しています。4 回目の Gaia データリリースでは、チームはセットを完成させ、彗星、惑星の衛星を含め、小惑星の数を 2 倍にすることを計画しています。

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別の研究では、星の光の中に見られる微弱な信号、つまり星の間に漂うガスや塵のかすかな痕跡をたどって、天の川銀河の円盤を地図に描いています。ガイアチームはこれらの信号を研究するために 600 万のスペクトルを積み重ねており、そのデータによって科学者は最終的にこれらの信号の発生源を絞り込むことができると期待されています。

「今回のデータ公開は、ガイアの広範かつ根本的な価値をさらに証明しています。当初は対象としていなかったトピックについてもです」と、研究の共著者でESAプロジェクト科学者のティモ・プルスティ氏は声明で述べた。「ガイアの主な焦点は星の調査ですが、太陽系の岩石天体から、天の川銀河の端をはるかに超えた数十億光年離れたクエーサーの多重画像まで、あらゆるものを探索しています。このミッションは、宇宙とその中の物体に関する真にユニークな洞察を提供し、私たちは周囲の空に対するその広範かつ全天的な視点を最大限に活用しています。」