Prvenství zmíněné v nadpisu článku není přehnané. Evropská sonda Gaia totiž svými pozorováními vytvořila vůbec největší hvězdný katalog dosavadní historie. Jeho součástí jsou mimořádně přesná měření téměř 1,7 miliardy hvězd, která odhalila dříve neznámé detaily spojené s naší Galaxií. Na tiskové konferenci v Berlíně při příležitosti konání letecké a kosmické výstavy byly včera představené objevy založené na 22 měsíců dlouhém sledování vesmíru. V nasbíraných datech jsou velmi přesné údaje o pozicích, vzdálenostech a pohybech velkého množství hvězd, ale i asteroidů ve Sluneční soustavě, nebo dokonce i o hvězdách mimo naši Galaxii.

Už jen předběžná analýza těchto fenomenálních dat odhalila velmi jemné detaily týkající se uspořádání hvězdné populace v Mléčné dráze i toho, jak se hvězdy pohybují. Pro vědce jde o klíčové informace pro výzkum vzniku a vývoje naší Galaxie. „Pozorování nasbíraná sondou Gaia přestaví základy astronomie,“ nešetřil silnými slovy Günther Hasinger, ředitel vědeckých misí ESA a dodal: „Gaia je odvážná mise, která stojí na rozsáhlé spolupráci mnoha lidí. Právě díky tomu můžeme analyzovat velké objemy hodně komplexních dat. Je to krásná ukázka potřebnosti dlouhodobých projektů, které nám zajistí pokrok ve výzkumu vesmíru a ve vývoji technologií, které v příštích desetiletích přinesou ještě více vědeckých informací.“

Gaia se do vesmíru dostala v prosinci roku 2013 a v dalším roce zahájila sběr vědeckých dat. První údaje byly zveřejněny v roce 2016 (přístupné zde) a zakládaly se na informacích nasbíraných během prvního roku provozu. Tehdy se jednalo o vzdálenosti a pohyby dvou milionů hvězd. Nový balík dat pokrývá údaje nasbírané od 25. července 2014 do 23. května 2016 a je nesrovnatelně bohatší. Obsahuje informace o pozici 1,7 miliardy hvězd, které jsou navíc mnohem přesnější. Pro lepší představu – u jasnějších pozorovaných hvězd je úroveň přesnosti zaměření srovnatelná s tím, jako kdyby pozemský pozorovatel dokázal objevit běžnou minci položenou na povrchu Měsíce.

Tato přesná měření umožňují odlišit hvězdnou paralaxu – zdánlivý pohyb objektu na obloze způsobený oběhem Země kolem Slunce – od jejich skutečného pohybu skrz Galaxii. Nový katalog uvádí paralaxy a rychlosti více než 1,3 miliardy hvězd rozesetých po celé obloze. Z nejpřesnějších měření paralax (zhruba 10% celku) mohou astronomové přesně určit vzdálenosti jednotlivých hvězd. „Druhý balík zveřejněných dat představuje velký skok oproti dřívější evropské misi Hipparcos, která byla předchůdcem Gaii. Tato astrometrická mise prozkoumala před třiceti lety 118 000 hvězd,“ připomněl Anthony Brown z univerzity v nizozemském Leidenu. Právě on stojí v čele týmu, který nese název Gaia Data Processing and Analysis Consortium Executive a jehož úkolem je analyzovat a zpracovávat data ze sondy Gaia. V týmu je 450 vědců i softwarových inženýrů, kteří postupně vytváří hvězdný katalog.

„Už jen samotné množství hvězd s jejich pozicemi a pohyby, dělá z nového katalogu něco úžasného,“ pokračoval Anthony Brown a dodal: „Ale je toho mnohem více. Tento unikátní vědecký katalog obsahuje mnoho dalších typů dat s informacemi o povaze hvězd a dalších nebeských objektů, které z něj dělají absolutně mimořádný výtvor.“

Rozsáhlý soubor dat nabízí astronomům široké možnosti využití. Kromě již zmíněných údajů o pozici, tu jsou prakticky u všech hvězd informace o jejich jasnosti či barevnosti. U půl milionu hvězd navíc disponuje informacemi o tom, jak se v průběhu času měnila jejich barva či jas. Jsou tu také údaje o rychlostech sedmi milionů hvězd či o povrchové teplotě u sto milionů hvězd. Pokud Vás zajímají vlivy mezihvězdného prachu, pak pro Vás Gaia změřila tyto údaje u 87 milionů objektů.

Gaia však sleduje i objekty ve Sluneční soustavě. V rámci druhého balíku dat byly obsaženy pozice více než 14 000 známých asteroidů, u kterých se podařilo velmi přesně určit jejich oběžné dráhy. V rámci dalších balíků dat by se měly informace o asteroidech ještě výrazně rozšiřovat. Od blízkých objektů k dalekým – Gaia pomohla upřesnit pozici půl milionu vzdálených kvasarů, jasných galaxií, jejichž aktivitu pohání supermasivní černé díry. Tyto údaje se budou hodit k vytvoření referenčního rámce pro určení souřadnic všech objektů v katalogu sondy Gaia. Něco podobného se běžně používá ve spektru radiových vln, ale tentokrát se tato metoda poprvé uplatní v optické části spektra.

Velké objevy se dají očekávat, až vědci začnou podrobně zpracovávat informace obsažené v novém balíku dat. Už jen jejich předběžný průzkum zpracovatelským konsorciem ukázal, že data obsahují velmi zajímavá překvapení včetně detailního pohledu na evoluci hvězd. „Nová data z Gaii jsou tak úžasná, že na nás fantastické výsledky doslova samy skáčou,“ popisuje Antonella Vallenari z italského Národního astrofyzikálního institutu, která je místopředsedkyní výkonné rady konsorcia pro zpracování dat a dodává: „Kupříkladu jsme dokázali vytvořit zatím nejpodrobnější Hertzsprung-Russellův diagram z hvězd na celé obloze. Podařilo se nám v něm odhalit velmi zajímavé trendy. Vypadá to, že začíná nová éra galaktické archeologie.“

V předchozím odstavci zmíněný diagram dostal své jméno po dvojici astronomů, kteří jej na začátku 20. století navrhli. Hertzsprung-Russellův diagram porovnává vlastní jasnost hvězd s jejich povrchovou teplotou a jedná se o jeden ze základních prostředků pro studium hvězd a jejich evoluce. Nová verze tohoto diagramu je založena na údajích ze čtyř milionů hvězd ve vzdálenosti do pěti tisíc světelných let od Slunce. Tato data byla vybrána právě z katalogu  vytvořeném z údajů sondy Gaia a dají se v nich vůbec poprvé vyčíst zajímavé drobnosti. Diagram třeba obsahuje náznaky různých druhů bílých trpaslíků – pozůstatků po zániku hvězd s rozměry našeho Slunce. Data ze sondy Gaia mohou pomoci rozlišit tyto objekty na ty, které jsou bohaté na vodík a na ty, kde dominuje helium.

Ve spojení s měřeními rychlostí hvězd, které taky poskytuje Gaia, umožňuje tento diagram astronomům rozlišit populace hvězd různého věku, které se nachází v různých částech Mléčné dráhy (disk a halo) a které vznikaly různě. Další kontrola naznačuje, že rychle se pohybující hvězdy, o nichž se předpokládá, že patří do halo-oblasti, zahrnují dvě hvězdné populace, které vznikly dvěma různými způsoby, ovšem k tomu bude potřeba ještě podrobnější zkoumání.

„Gaia významně rozšiřuje naše chápání vesmíru ve všech měřítkách,“ říká Timo Prusti, hlavní výzkumník této mise a dodává: „Dokonce i v sousedství našeho Slunce, tedy v oblasti, o které jsme si mysleli, že známe nejlépe, Gaia odhalila úžasné věci.“ U hvězd vzdálených jen pár tisíc světelných let měřila Gaia rychlost pohybu ve všech třech osách. Podařilo se tak odhalit shodné vzorce pohybu hvězd, které obíhají Galaxii podobnými rychlostmi.

Další analýzy by měly zjistit, zda tyto vzory nějak souvisí s poruchami vytvářenými galaktickou příčkou, protáhlou oblastí u středu Galaxie, kde je hustší koncentrace hvězd, spirálním ramenem Mléčné dráhy, nebo interakcí s menšími galaxiemi, které se s tou naší mohly spojit před miliardami let. Díky úžasné přesnosti, kterou Gaia poskytuje, je možné sledovat i pohyb hvězd v některých kulových hvězdokupách, dávných systémech hvězd, svázaných dohromady gravitací, které se nachází v halo-oblasti Mléčné dráhy a dokonce i v sousedních galaxiích – Velkém a Malém Magellanovu oblaku.

Data ze sondy Gaia pomohla určit oběžné dráhy 75 kulových hvězdokup a 12 trpasličích galaxií, které obíhají kolem Mléčné dráhy. Vědci tak dostali do ruky možnost studovat dřívější vývoj naší Galaxie i jejího okolí. V těchto modelech hraje významnou roli gravitační působení objektů, ale i rozložení tajemné temné hmoty.