Gaia는 은하수와 그 너머에 있는 10억 개 이상의 별에 대한 믿을 수 없을 정도로 정확한 3차원 지도를 만들고 있습니다. 움직임, 광도, 온도 및 구성을 매핑합니다. 이 대규모 별 인구 조사는 은하수의 기원, 구조 및 진화 역사에 관한 일련의 중요한 질문에 답하는 데 필요한 데이터를 제공할 것입니다.

유럽우주국(ESA)과 Gaia의 협력은 5가지 주요 제품 출시 형태로 새로운 데이터를 공개했습니다. 결과는 매우 흥미롭고 2025년 말에 출시될 예정인 가이아 항성 카탈로그(GaiaDR4)의 네 번째 버전의 첫 번째 미리보기이기도 합니다.

가이아 위성은 2014년부터 하늘을 매핑해 왔으며, 그 지도에는 육안으로 볼 수 있는 것보다 백만 배 더 어두운 별이 포함되어 있습니다. 가장 완전하고 상세한 별 카탈로그의 세 번째 버전(GaiaDR3)은 2022년 6월에 출시될 예정이며, 이는 천체 물리학 연구의 이정표입니다. 가이아의 매우 정확한 항성 거리, 운동 및 기본 매개 변수는 물론 퀘이사 분류 및 소행성의 정밀한 천문학은 이제 대부분의 천문학자들의 일상 업무 및 연구의 일부가 되었습니다.

은하수 앞에 있는 가이아 위성의 예술가의 모습. 이미지 출처: ESA/ATGmedialab; 배경: ESO/S: ESO/S.Brunier

구상성단 오메가 센타우리(Omega Centauri)는 새로 공개된 데이터의 하이라이트 중 하나이다. 성단에는 약 천만 개의 별이 포함되어 있으며 하늘에서 매우 밀도가 높아 가이아가 이를 해결하기가 어렵습니다. GaiaDR4는 가장 밀도 있고 가장 흥미로운 영역의 데이터를 처리하기 위해 다양한 기술을 사용할 것으로 예상됩니다. 오메가 센타우리 성단을 재처리하여 중심에 있는 추가 526,587개의 별에 대한 천문 및 광도 측정을 복원했습니다.

Gaia는 서로 다른 시대에 걸쳐 동일한 별을 여러 번 관찰했지만 ESA는 지금까지 평균 측정값만 발표했습니다. 이는 가이아가 변광성을 식별하는 것을 막지는 못하지만 분류 과정에서 사용되는 순간 측광 및 시선 속도와 같은 특성은 아직 공개되지 않았습니다. Gaia DR4를 기다리는 동안 모든 관측 데이터(시간 및 평균)가 공개될 예정이며, 이러한 주요 제품 릴리스의 일부로 9164개의 장주기 변광성에 대해 획득한 최고 품질의 시계열 데이터가 일부 공개될 예정입니다. 이는 과학계가 Gaia가 2025년에 제공할 대량의 데이터를 준비하는 데 도움이 될 것입니다.

ESA-가이아 우주선은 표면이 오랜 기간, 때로는 1년 이상에 걸쳐 팽창하고 수축하는 것으로 알려진 미라 변광성으로 알려진 전례 없는 수의 차가운 거성 스펙트럼을 반복적으로 관찰했습니다. 별 미라에 대한 이 작가의 인상은 별 표면과 대기의 운동 속도가 가이아의 상세한 스펙트럼에서 관찰되는 어두운 선(도플러)의 움직임을 통해 어떻게 정확하게 측정될 수 있는지를 보여줍니다. 출처: 벨기에 왕립천문대

별 사이의 공간은 완전히 비어 있지 않습니다. 원자, 이온, 분자로 구성된 저밀도 가스와 먼지로 채워져 있습니다. 이 성간 물질은 빛을 흡수하고 산란시켜 별의 광속이 계속해서 붉어지고 약해지게 만듭니다. 다른 광범위한 특징은 "성간 확산 밴드"로 알려진 항성 스펙트럼에 나타납니다. 이는 성간 물질에서 발견되는 매우 복잡한 분자가 특정 방향으로 흡수되면서 발생합니다. 이러한 성간 분산은 은하 원반과 나선팔의 형성을 추적하는 Gaia Radial Velocity Spectrometer의 파장 범위 내에 존재합니다.

세 개의 중력 렌즈 퀘이사(왼쪽에서 오른쪽으로: H1413+117, J2240+0321 및 J1310-1714)에 대해 GaiaDR3(퀘이사 환경에 대한 특별한 처리 없음)의 위치와 지상 기반 PanSTARRS 이미지의 비교를 위쪽 행에 표시합니다. 다음 행은 Gaia Focus 제품(퀘이사 환경 분석 수행) 출시 후 재구성된 합성 이미지를 보여줍니다. 지상에서 촬영한 관측자료는 대기의 영향으로 다소 흐릿할 수 있습니다. Gaia의 초고해상도를 사용하면 이러한 중력 렌즈 소스의 이미지가 더욱 선명해집니다.

거리 척도의 한쪽 끝, 즉 관측 가능한 우주의 한계 근처에서 가이아는 퀘이사를 감지합니다. 이러한 퀘이사 중 일부는 하늘의 거대한 은하에 너무 가까워서 빛의 경로가 렌즈를 통과하는 것처럼 은하의 중력 우물에 의해 구부러질 수 있습니다. 렌즈 현상에 의해 생성된 중력 신기루는 우주의 나이와 팽창 속도를 직접적으로 추정하는 데 사용될 수 있습니다. 지난 몇 달 동안 가이아 팀은 381개의 새로운 렌즈형 퀘이사와 신기루 후보를 발견했습니다.

거리 척도의 반대쪽 끝에서 Gaia 팀은 156,764개의 소행성을 재처리했지만 DR3의 34개월 대신 66개월의 데이터를 사용했습니다. 그 결과, 대부분의 주 벨트 소행성에 대한 관측은 이제 태양 주위의 완전한 원을 덮고 궤도를 닫아 궤도 정확도를 크게 향상시킵니다.

기여 및 향후 전망

벨기에 루벤 대학교(Université Leuven), 벨기에 왕립 천문대(Royal Observatory of Belgium), 브뤼셀 자유 대학교(Université Libre de Bruxelles), 앤트워프 대학교(University of Antwerp), 리에주 대학교(University of Liège)의 천체물리학자들의 전문 지식은 Gaia 데이터 처리 및 분석, 특히 주요 제품 출시 구현에 중요한 역할을 했습니다. 그들의 작업은 ESA PRODEX 프로그램을 통해 벨기에 연방 과학 정책 사무국(BELSPO)의 지원을 받았습니다. 주요 제품 출시는 Gaia Star Catalog의 세 번째 버전을 보완하기 위한 새로운 데이터를 제공하는 것 외에도 데이터 분석 파이프라인에 구현된 다양한 새로운 기능에 대한 개념 증명을 제공하여 DR4의 데이터 양을 두 배로 늘립니다. 이는 별 카탈로그 제4판이 제공할 모든 약속에 대한 필수적이고 유용한 개요를 제공합니다.