ไกอา: แผนที่สามมิติของดาวเกือบสองพันล้านดวง

การวัดระยะทางถึงดาวฤกษ์เป็นหนึ่งในปัญหาที่ยากที่สุดของดาราศาสตร์ วิธีที่ตรงที่สุดคือวัดพารัลแลกซ์ ซึ่งเป็นการเลื่อนตำแหน่งเล็ก ๆ ของดาวที่อยู่ใกล้เมื่อโลกโคจรไปอยู่คนละฝั่งของวงโคจร แต่มุมนี้เล็กมาก ดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดยังเลื่อนไปไม่ถึงหนึ่งพิลิปดา ยานไกอา (Gaia) ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ถูกสร้างขึ้นเพื่อวัดมุมเล็กขนาดนี้กับดาวจำนวนมหาศาล

เครื่องวัดมุมที่แม่นยำที่สุด

ไกอาถูกปล่อยในเดือนธันวาคม ค.ศ. 2013 ไปอยู่ที่จุดลากรางจ์ L2 ห่างจากโลกราว 1.5 ล้านกิโลเมตร ยานหมุนรอบตัวเองช้า ๆ วันละสี่รอบ กล้องสองตัวที่หันไปคนละทิศกวาดภาพท้องฟ้าลงบนกล้องถ่ายภาพที่มีพิกเซลราวหนึ่งพันล้านพิกเซล ตลอดภารกิจแต่ละดาวถูกวัดเฉลี่ยราว 70 ครั้ง ความแม่นยำของตำแหน่งสำหรับดาวที่สว่างพอดีอยู่ที่ระดับไม่กี่สิบไมโครพิลิปดา เทียบได้กับการวัดความกว้างของเส้นผมจากระยะราวหนึ่งพันกิโลเมตร

นอกจากตำแหน่งและพารัลแลกซ์ ไกอายังวัดการเคลื่อนที่ของดาวข้ามท้องฟ้า (proper motion) ความสว่าง สี และสำหรับดาวที่สว่างพอ ก็วัดความเร็วแนวเล็งด้วยสเปกโทรสโกปี ทำให้รู้การเคลื่อนที่ของดาวในสามมิติ

ข้อมูลที่เปลี่ยนวงการ

ข้อมูลชุดที่สามที่เผยแพร่ในปี ค.ศ. 2022 มีตำแหน่งของวัตถุราว 1,800 ล้านดวง และพารัลแลกซ์ของราว 1,500 ล้านดวง เป็นแผนที่ดาวที่ใหญ่และแม่นยำที่สุดที่มนุษย์เคยมี นักดาราศาสตร์ทั่วโลกใช้ข้อมูลนี้ตีพิมพ์งานวิจัยนับหมื่นเรื่อง

• แผนภาพ H-R ที่คมที่สุด เมื่อรู้ระยะทางแม่นยำ ก็รู้ความสว่างจริงของดาว แผนภาพ H-R จากข้อมูลไกอาแสดงรายละเอียดที่ไม่เคยเห็นมาก่อน เช่น ลำดับของดาวแคระขาวที่แยกเป็นหลายแถบตามองค์ประกอบ
• ซากของดาราจักรที่ถูกกลืน ดาวกลุ่มหนึ่งในฮาโลเคลื่อนที่ไปในทิศทางแปลก ๆ คล้ายกัน แสดงว่ามาจากดาราจักรขนาดเล็กชื่อ Gaia-Enceladus ที่ชนและรวมเข้ากับทางช้างเผือกเมื่อราวแปดถึงสิบพันล้านปีก่อน
• ดาราจักรที่ยังสั่นไหว การเคลื่อนที่ของดาวในจานบ่งว่าทางช้างเผือกยังสั่นจากการที่ดาราจักรแคระคนยิงธนูพุ่งผ่านจานหลายครั้ง
• หลุมดำที่หลับอยู่ จากการส่ายเล็กน้อยของดาวที่โคจรรอบวัตถุมองไม่เห็น ไกอาพบหลุมดำมวลดาวฤกษ์ที่ไม่ได้ดูดกลืนสสารรอบตัว เช่น Gaia BH3 ซึ่งมีมวลราว 33 เท่าของดวงอาทิตย์ อยู่ห่างเพียงราว 2,000 ปีแสง
• ระบบสุริยะ ยังวัดวงโคจรของดาวเคราะห์น้อยได้หลายแสนดวงอย่างแม่นยำ

ภารกิจจบ แต่งานยังไม่จบ

ไกอาหยุดเก็บข้อมูลวิทยาศาสตร์ในเดือนมกราคม ค.ศ. 2025 หลังทำงานเกินแผนเดิมหลายปี เพราะก๊าซที่ใช้ปรับทิศทางหมด แล้วถูกสั่งปิดเครื่องอย่างถาวรในเดือนมีนาคม ค.ศ. 2025 แต่การวิเคราะห์ข้อมูลยังดำเนินต่อ ข้อมูลชุดที่สี่ซึ่งรวมข้อมูลห้าปีครึ่งมีกำหนดเผยแพร่ราวปลายปี ค.ศ. 2026 และชุดสุดท้ายราวปี ค.ศ. 2030 ซึ่งคาดว่าจะพบดาวเคราะห์นอกระบบอีกหลายพันดวงจากการส่ายของดาวฤกษ์