2013 distribuerade Europeiska rymdorganisationen (ESA) Gaia mission, ett rymdobservatorium som är utformat för att mäta positionerna för himmelkroppars rörelser. Under de senaste fyra åren, Gaia har studerat avlägsna stjärnor, planeter, kometer, asteroider, kvasarer och andra astronomiska föremål, och de uppgifter som den har förvärvat kommer att användas för att konstruera den största och mest exakta 3D-rymdkatalog som någonsin gjorts, totalt 1 miljard objekt.
Med hjälp av data från Gaia, ett team av internationella forskare genomförde en studie av den nyligen upptäckta stjärnklyngen känd som Gaia 1. Ligger cirka 15 000 ljusår från jorden och mäter cirka 29 ljusår i radie, har mycket om detta kluster förblivit okänt. Som sådan hjälpte denna studie att sätta begränsningar för ett antal mysterier i detta stjärnkluster, som inkluderar dess ålder, metallicitet och ursprung.
För deras studie, som nyligen dök upp i tidskriften Astronomi och astrofysik under titeln ”Detaljerad kemisk överflödeanalys av tjocka skivstjärnkluster Gaia 1” genomförde teamet en detaljerad kemisk överflödestudie av Gaia 1 för att bestämma dess okända parametrar. Från detta kommer sannolikt nu exakta beräkningar av dess ålder och sammansättning att vara möjliga.
Detta stjärnkluster identifierades först i maj 2017, tack vare den första dataleasen - alias. Data Release 1 (DR1) - från ESA. Baserat på fotometri tillhandahållen avGaia, the Two Micron All-Sky Survey (2MASS), the Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), och Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS1) - objektet kännetecknades som en mellanålder (6,3 miljarder) år) och måttligt metallrikt system.
Denna kombinerade fotometri visade också att klustret hade en radie på cirka 29 ljusår och innehöll så mycket som 20 000 solmassor. Ytterligare studier visade dock att klustret faktiskt var mycket mer metallrikt än tidigare trott. Detta indikerade att Gaia 1 troligen skulle bli betydligt yngre, med uppskattningar som nu hävdar att den var minst 3 miljarder år gammal.
Dessutom höjde dessa efterföljande studier också möjligheten att klustret hade extra galaktiskt ursprung, baserat på det faktum att det kretsar omkring 5 500 ljusår (~ 1,7 kpc) över mjölkvägsskivan. För att avhjälpa detta använde teamet - ledd av Andreas Koch från University of Lancaster och Center for Astronomy Heidelberg - Gaia-data för att utföra en detaljerad studie av hur metallrikt klustret var för att få en bättre uppfattning om dess ålder .
Som de sade i sin studie: ”[T] hans arbete fokuserar på en detaljerad kemisk överflödeanalys av fyra röda jätte-medlemmar i Gaia 1, baserad på högupplöst spektroskopi, som vi kompletterar med en undersökning av orbitalegenskaperna för detta övergångsobjekt ”. Detta bestod av att mäta överflödet av 14 element inom dessa röda jättestjärnor, som valdes från 2MASS-undersökningen.
Vad de bestämde var att Gaia 1 var mer metallfattig än tidigare förväntat, vilket indikerade att den är äldre än de reviderade åldersberäkningarna angav - mellan 3 och 5,3 miljarder år gamla. Dessutom mätte de också de rätta rörelserna och banorna för de fyra målstjärnorna med hjälp av data som erhållits från den femte amerikanska marinobservatoriets CCD Astrografkatalog (UCAC5).
Denna information avslöjade att de fyra målstjärnorna under sina banor skulle nå ett maximalt avstånd på 3 262 ljusår (1,0 kpc) ovanför den galaktiska skivan, vilket var en indikation på att de inte var extra galaktiska från sitt ursprung. Till sist, men inte minst, indikerade de att Gaia 1: s struktur inte riktigt överensstämmer med den för ett globulärt kluster, som den ursprungligen utsågs. Som de avslutar i sin studie:
”Detta bekräftar att Gaia 1 är snarare ett massivt och lysande öppet kluster än ett globalt kluster med låg massa. Slutligen, orbitalberäkningar av målstjärnorna stärker våra kemiska upptäckter av Gaia 1: s nuvarande medlemskap med den tjocka skivan, även om det förblir oklart, vilka mekanismer som sätter det på den platsen. "
Medan denna studie har hjälpt till att placera begränsningar för ett av ett nyupptäckt Gaia-objekt, erkänner teamet att det fortfarande finns mycket att upptäcka om detta stjärnkluster. De erkänner också att det finns en felmarginal när det gäller deras studie och att ytterligare forskning behövs innan Gaia 1 kan klassificeras ordentligt.
"Men antydan till en metallicitet som sprids mellan olika studier i litteraturen kan peka mot ett mer komplext ursprung som kan involvera en ännu mer massiv stamfader," säger de. "Således är frågan om dess exakta bildning och ursprung fortfarande oklar och måste vänta på mer data som de exakta och exakta parallaxerna som Gaia kan erbjuda."
Detta nyupptäckta kluster, och alla försök att bättre förstå det, är bara toppen av isberget när det gäller vad Gaia uppdrag har avslöjat hittills. Den andra officiella utgåvan av Gaia-data - alias. Gaia DR2 - är planerad att äga rum i april 2018. Detta kommer att följas av en tredje utgåva år 2020 och, med undantag för eventuella uppdragsförlängningar, en fjärde och sista utgåva 2022.
