ESA:s Gaia -uppdrag har tagit fram den rikaste stjärnkatalogen hittills, inklusive högprecisionsmätningar av nästan 1,7 miljarder stjärnor och avslöjar tidigare osynliga detaljer om vårt hem Galaxy.

En mängd upptäckter är i horisonten efter denna efterlängtade release, som är baserad på 22 månaders kartläggning av himlen. De nya uppgifterna innehåller positioner, avståndsindikatorer och rörelser på mer än en miljard stjärnor, tillsammans med högprecisionsmätningar av asteroider i vårt solsystem och stjärnor bortom vår egen Vintergatans galax.

Preliminär analys av denna fenomenala data avslöjar fina detaljer om hur Vintergatans stjärnpopulation består och hur stjärnor rör sig, viktig information för att undersöka bildandet och utvecklingen av vårt hem Galaxy.

"Observationerna som samlats in av Gaia omdefinierar astronomins grundvalar, "Säger Günther Hasinger, ESA:s vetenskapsdirektör.

"Gaia är ett ambitiöst uppdrag som bygger på ett stort mänskligt samarbete för att förstå en stor mängd mycket komplexa data. Det visar behovet av långsiktiga projekt för att garantera framsteg inom rymdvetenskap och teknik och för att genomföra ännu mer vågade vetenskapliga uppdrag de kommande decennierna. "

Gaia lanserades i december 2013 och startade vetenskaplig verksamhet året efter. Den första dataflösten, baserat på drygt ett års observationer, publicerades 2016; den innehöll avstånd och rörelser från två miljoner stjärnor.

Det nya dataframsläppet, som täcker perioden mellan 25 juli 2014 och 23 maj 2016, klämmer fast positionerna för nästan 1,7 miljarder stjärnor, och med en mycket större precision. För några av de ljusaste stjärnorna i undersökningen, precisionen motsvarar att jordbundna observatörer kan upptäcka ett euromynt som ligger på månens yta.

Med dessa exakta mätningar är det möjligt att skilja stjärnornas parallax - ett uppenbart skifte på himlen orsakat av jordens årliga bana runt solen - från deras riktiga rörelser genom galaxen.

Den nya katalogen listar parallax och hastighet över himlen, eller rätt rörelse, för mer än 1,3 miljarder stjärnor. Från de mest exakta parallaxmätningarna, cirka tio procent av totalen, astronomer kan direkt uppskatta avstånd till enskilda stjärnor.

"Den andra Gaia -datalanseringen representerar ett stort steg framåt med avseende på ESA:s Hipparcos -satellit, Gaias föregångare och det första rymduppdraget för astrometri, som undersökte cirka 118 000 stjärnor för nästan trettio år sedan, "säger Anthony Brown från Leiden University, Nederländerna.

Anthony är ordförande för Gaia Data Processing and Analysis Consortium Executive, övervakar det stora samarbetet mellan cirka 450 forskare och mjukvaruutvecklare som har till uppgift att skapa Gaia -katalogen från satellitdata.

"Det stora antalet stjärnor ensam, med sina positioner och rörelser, skulle göra Gaias nya katalog redan ganska häpnadsväckande, "Tillägger Anthony.

"Men det finns mer:denna unika vetenskapliga katalog innehåller många andra datatyper, med information om stjärnornas egenskaper och andra himmelska föremål, vilket gör denna utgåva verkligen exceptionell. "

Något för alla

Den omfattande datamängden ger ett brett spektrum av ämnen för astronomimiljön.

Förutom positioner, data inkluderar ljusstyrkainformation för alla undersökta stjärnor och färgmätningar av nästan alla, plus information om hur ljusstyrkan och färgen på en halv miljon variabla stjärnor förändras över tiden. Den innehåller också hastigheterna längs siktlinjen för en delmängd av sju miljoner stjärnor, yttemperaturerna på cirka hundra miljoner och effekten av interstellärt damm på 87 miljoner.

Gaia observerar också föremål i vårt solsystem:den andra dataframgivningen omfattar positioner för mer än 14 000 kända asteroider, vilket möjliggör exakt bestämning av deras banor. Ett mycket större asteroidprov kommer att sammanställas i Gaias framtida utgåvor.

Längre bort, Gaia stängde in på positionerna för en halv miljon avlägsna kvasarer, ljusa galaxer som drivs av aktiviteten i de supermassiva svarta hålen vid deras kärnor. Dessa källor används för att definiera en referensram för de himmelska koordinaterna för alla objekt i Gaia -katalogen, något som rutinmässigt görs i radiovågor men nu för första gången också är tillgängligt vid optiska våglängder.

Stora upptäckter förväntas komma när forskare börjar utforska Gaias nya utgåva. En första undersökning utförd av datakonsortiet för att validera katalogens kvalitet har redan avslöjat några lovande överraskningar - inklusive nya insikter om stjärnornas utveckling.

Galaktisk arkeologi

"De nya Gaia -uppgifterna är så kraftfulla att spännande resultat bara hoppar på oss, "Säger Antonella Vallenari från Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) och Astronomiska observatoriet i Padua, Italien, vice ordförande i datakonsortiets direktion.

"Till exempel, vi har byggt det mest detaljerade Hertzsprung-Russell-diagrammet över stjärnor som någonsin gjorts på full himmel och vi kan redan upptäcka några intressanta trender. Det känns som att vi inviger en ny era av galaktisk arkeologi. "

Uppkallad efter de två astronomer som utformade den i början av nittonhundratalet, Hertzsprung-Russell-diagrammet jämför stjärnornas inneboende ljusstyrka med deras färg och är ett grundläggande verktyg för att studera populationer av stjärnor och deras utveckling.

En ny version av detta diagram, baserat på fyra miljoner stjärnor inom fem tusen ljusår från solen som valts från Gaia-katalogen, avslöjar många fina detaljer för första gången. Detta inkluderar undertecknandet av olika typer av vita dvärgar-de döda resterna av stjärnor som vår sol-så att man kan skilja mellan dem med väterika kärnor och de som domineras av helium.

I kombination med Gaia -mätningar av stjärnhastigheter, diagrammet gör det möjligt för astronomer att skilja mellan olika populationer av stjärnor i olika åldrar som finns i olika delar av Vintergatan, som skivan och glorian, och som bildades på olika sätt. Ytterligare granskning tyder på att de snabbt rörliga stjärnorna som tros tillhöra halo omfattar två stjärnpopulationer som härstammar via två olika bildningsscenarier, efterlyser mer detaljerade utredningar.

"Gaia kommer att främja vår förståelse av universum på alla kosmiska skalor, "Säger Timo Prusti, Gaia -projektforskare vid ESA.

"Även i närheten av solen, vilken region trodde vi förstod bäst, Gaia avslöjar nya och spännande funktioner. "

Galaxy i 3D

För en delmängd av stjärnor inom några tusen ljusår från solen, Gaia har mätt hastigheten i alla tre dimensioner, avslöjar mönster i stjärnornas rörelser som kretsar kring galaxen med liknande hastigheter.

Framtida studier kommer att bekräfta om dessa mönster är kopplade till störningar som produceras av Galactic bar, en tätare koncentration av stjärnor med en långsträckt form i mitten av galaxen, av Vintergatans spiralarmarkitektur, eller genom samspelet med mindre galaxer som slogs samman med det för miljarder år sedan.

Med Gaias precision, det är också möjligt att se stjärnornas rörelser inom några globulära kluster - gamla system av stjärnor bundna av tyngdkraften och som finns i Vintergatans gloria - och i våra närliggande galaxer, de små och stora magellanska molnen.

Gaia -data användes för att härleda banor för 75 globulära kluster och 12 dvärggalaxer som kretsar runt Vintergatan, tillhandahålla all viktig information för att studera den senaste utvecklingen av vår galax och dess miljö, gravitationskrafterna som spelar, och fördelningen av den svårfångade mörka materien som genomsyrar galaxer.

"Gaia är astronomi när den är som bäst, säger Fred Jansen, Gaia missionschef på ESA.

"Forskare kommer att vara upptagna med denna data i många år, och vi är redo att bli överraskade av lavinen av upptäckter som kommer att låsa upp galaxens hemligheter. "