Pada 19 Disember 2013, European Space Agency (ESA) Gaia kapal angkasa terbang ke angkasa lepas dengan salah satu misi paling bercita-cita tinggi. Sepanjang misi 5 tahun yang dirancang (yang baru diperpanjang), balai cerap ruang ini akan memetakan lebih dari satu bilion bintang, planet, komet, asteroid dan kuasar untuk membuat katalog 3D terbesar dan paling tepat dari Bima Sakti yang pernah ada dicipta.
Pelepasan pertama dari Gaia data, yang berlaku pada bulan September 2016, berisi jarak dan gerakan lebih dari dua juta bintang. Tetapi pelepasan data kedua, yang berlaku pada 25 April 2018, lebih mengagumkan. Termasuk dalam rilis ini adalah posisi, indikator jarak dan gerakan lebih dari satu miliar bintang, asteroid dalam Sistem Suria kita, dan bahkan bintang di luar Bima Sakti.
Walaupun pelepasan data pertama dibuat berdasarkan pemerhatian yang bernilai lebih dari satu tahun, pelepasan data baru ini meliputi jangka masa sekitar 22 bulan - yang berlangsung dari 25 Julai 2014 hingga 23 Mei 2016. Analisis awal data ini telah menunjukkan denda memperincikan 1.7 bilion bintang di Bima Sakti dan bagaimana ia bergerak, yang penting untuk memahami bagaimana galaksi kita berkembang dari masa ke masa.
Seperti yang dijelaskan oleh Günther Hasinger, Pengarah Sains ESA dalam siaran akhbar ESA baru-baru ini:
“Pemerhatian yang dikumpulkan oleh Gaia mentakrifkan semula asas astronomi. Gaia adalah misi bercita-cita tinggi yang bergantung pada kolaborasi manusia yang besar untuk memahami jumlah data yang sangat kompleks. Ini menunjukkan perlunya projek jangka panjang untuk menjamin kemajuan dalam sains dan teknologi angkasa dan melaksanakan misi ilmiah yang lebih berani dalam beberapa dekad yang akan datang.“
Ketepatan GaiaInstrumen telah memungkinkan pengukuran yang begitu tepat sehingga dapat memisahkan paralaks bintang - pergeseran yang nyata yang disebabkan oleh orbit Bumi di sekitar Matahari - dari pergerakan mereka melalui galaksi. Daripada 1.7 bilion bintang yang dikatalogkan, paralaks dan halaju (alias pergerakan tepat) lebih daripada 1.3 bilion diukur dan disenaraikan.
Untuk kira-kira 10% dari jumlah ini, pengukuran paralaks sangat tepat sehingga ahli astronomi dapat secara langsung menganggarkan jarak ke bintang masing-masing. Sebagai Anthony Brown dari Universiti Leiden, yang juga ketua Lembaga Eksekutif Konsortium Pemprosesan dan Analisis Data Gaia, menjelaskan:
“Pelepasan data Gaia kedua menunjukkan lonjakan besar ke hadapan berkaitan dengan ESA‘s satelit Hipparcos, Gaia‘pendahulunya dan misi angkasa pertama untuk astrometri, yang meninjau sekitar 118 000 bintang hampir tiga puluh tahun yang lalu… Jumlah bintang sahaja, dengan kedudukan dan gerakan mereka, akan membuat Gaia‘katalog baru sudah cukup mengejutkan. Tetapi ada banyak lagi: katalog ilmiah yang unik ini merangkumi banyak jenis data lain, dengan maklumat mengenai sifat bintang dan benda langit yang lain, menjadikan pelepasan ini benar-benar luar biasa.“
Sebagai tambahan kepada gerakan bintang yang tepat, katalog memberikan maklumat mengenai pelbagai topik yang akan menarik minat ahli astronomi dan ahli astrofizik. Ini termasuk pengukuran kecerahan dan warna hampir semua 1,7 bilion bintang yang dikatalogkan, serta maklumat mengenai bagaimana kecerahan dan warna berubah untuk setengah juta bintang berubah dari masa ke masa.
Ini juga berisi kecepatan sepanjang garis penglihatan tujuh juta bintang, suhu permukaan sekitar 100 juta, dan kesan debu antar bintang pada 87 juta. Data Gaia juga mengandungi maklumat mengenai objek dalam Sistem Suria kita, yang merangkumi kedudukan 14.000 asteroid yang dikenali (yang akan memungkinkan penentuan orbitnya dengan tepat).
Di luar Bima Sakti, Gaia memperoleh pengukuran yang lebih tepat bagi kedudukan setengah juta kuarsa jauh - galaksi terang yang memancarkan sejumlah besar tenaga kerana adanya lubang hitam supermasif di pusat mereka. Pada masa lalu, quasar telah digunakan sebagai kerangka rujukan untuk koordinat cakerawala dari semua objek di Gaia katalog berdasarkan gelombang radio.
Walau bagaimanapun, maklumat ini sekarang akan tersedia pada panjang gelombang optik untuk pertama kalinya. Ini, dan perkembangan lain yang dimungkinkan oleh Gaia, dapat merevolusikan bagaimana kita mempelajari galaksi dan Alam Semesta kita. Sebagaimana Antonella Vallenari, dari Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Balai Cerap Astronomi Padua, Itali, dan wakil ketua Lembaga Eksekutif Konsortium Pemprosesan Data, menunjukkan:
“Data Gaia baru sangat kuat sehingga hasil yang menarik hanya dapat dilihat oleh kami. Sebagai contoh, kami telah membina rajah bintang Hertzsprung-Russell yang paling terperinci yang pernah dibuat di langit penuh dan kami sudah dapat melihat beberapa trend menarik. Rasanya seperti kita melancarkan era baru arkeologi Galaksi.“
Gambar rajah Hertzsprung-Russell, yang dinamai sempena dua ahli astronomi yang merancangnya pada awal abad ke-20, adalah asas bagi kajian populasi bintang dan evolusi mereka. Berdasarkan empat juta bintang yang dipilih dari katalog (yang semuanya ada lima ribu tahun cahaya dari Matahari), saintis dapat mendedahkan banyak butiran terperinci mengenai bintang di luar Sistem Suria kita untuk pertama kalinya.
Bersama dengan pengukuran halaju mereka, rajah Gaia Hertzsprung-Russell membolehkan para astronom membezakan antara populasi bintang yang berlainan usia, terletak di kawasan yang berbeza dari Bima Sakti (iaitu cakera dan lingkaran), dan yang terbentuk dalam pelbagai cara-cara. Ini termasuk bintang bergerak pantas yang sebelum ini dianggap milik lingkaran cahaya, tetapi sebenarnya merupakan sebahagian daripada dua populasi bintang.
"Gaia akan meningkatkan pemahaman kita tentang Alam Semesta pada semua skala kosmik," kata Timo Prusti, seorang saintis projek Gaia di ESA. "Walaupun di kawasan sekitar Matahari, yang merupakan wilayah yang kami anggap paling kami fahami, Gaia menunjukkan ciri-ciri baru dan menarik."
Sebagai contoh, untuk sekumpulan bintang dalam beberapa ribu tahun cahaya Matahari, Gaia mengukur halaju mereka dalam ketiga-tiga dimensi. Dari ini, telah ditentukan bahawa mereka mengikuti corak yang serupa dengan bintang-bintang yang mengorbit galaksi pada kecepatan yang sama. Punca corak ini akan menjadi subjek penyelidikan masa depan, kerana tidak jelas apakah ia disebabkan oleh galaksi kita sendiri atau merupakan hasil interaksi dengan galaksi kecil yang bergabung dengan kita pada masa lalu.
Terakhir, tetapi tidak kurang pentingnya, Gaia data akan digunakan untuk mengetahui lebih lanjut mengenai orbit 75 kelompok globular dan 12 galaksi kerdil yang berkisar di Bima Sakti. Maklumat ini akan memberi penjelasan lebih lanjut mengenai evolusi galaksi kita, kekuatan graviti yang mempengaruhinya, dan peranan yang dimainkan oleh bahan gelap. Seperti yang dinyatakan oleh Fred Jansen, pengurus misi Gaia di ESA:
“Gaia adalah astronomi yang terbaik. Para saintis akan sibuk dengan data ini selama bertahun-tahun, dan kami bersedia untuk dikejutkan dengan longsoran penemuan yang akan membuka rahsia Galaxy kami.“
Pelepasan ketiga dari Gaia data dijadualkan berlangsung pada akhir 2020, dengan katalog terakhir diterbitkan pada tahun 2020-an. Sementara itu, perpanjangan telah disetujui untuk Gaia misi, yang kini akan terus beroperasi sehingga akhir tahun 2020 (akan disahkan pada akhir tahun ini). Satu siri makalah ilmiah yang menerangkan apa yang telah dipelajari dari siaran terbaru ini juga akan muncul dalam edisi khas Astronomi & Astrofizik.
Dari evolusi bintang hingga evolusi galaksi kita, yang kedua Gaia pelepasan data sudah terbukti menjadi kebaikan bagi para astronom dan ahli astrofizik. Walaupun misi itu selesai, kita dapat menjangkakan para saintis masih akan menganalisis data dan mempelajari lebih banyak mengenai struktur dan evolusi Alam Semesta kita.
