Naša Galaksija je tipična galaksija v vesolju, zato lahko preko nje razumemo nastanek in razvoj galaksij nasploh. Odločilno orodje pri tem je možnost uporabe popolnih informacij o položaju, gibanju in fizikalnih lastnostih velikega števila zvezd. Sodelujemo v mednarodnih opazovalnih projektih Gaia, RAVE, Hermes, GCDS in PLATO, zanimajo pa nas lastnosti in razvoj posameznih zvezd, dvojnic, planetov okoli drugih zvezd ter končno posameznih galaktičnih komponent in Galaksije kot celote.
Vsi ti projekti uporabljajo nove tehnološke pristope, kot je tehnologija optičnih vlaken za hkratno opazovanje velikega števila zvezd ter avtomatizirane načine obdelave velikega števila zbranih informacij. Skupna jim je uporaba spektroskopije v vidni in bližnji infrardeči svetlobi. Spektroskopija je najbolj uspešna tehnika za zbiranje fizikalnih informacij o vesolju. Pri spektroskopskem načinu opazovanja v svetlobi zvezde, ki jo zberemo s teleskopom, preučujemo intenziteto svetlobe v majhnih intervalih barv oziroma valovnih dolžin. Vsak od kemijskih elementov, ki je prisoten v atmosferi opazovane zvezde, povzroča primankljaj ali presežek svetlobe pri karakterističnih valovnih dolžinah. Nastane vzorec, ki kot nekakšna črtna koda identificira prisotnost posameznega kemičnega elementa. Tako lahko s spektroskopijo “na daljavo” preučujemo kemično sestavo zvezd in druge pogoje, kot je temperatura, težnostni pospešek in vrtenje. Določimo lahko tudi položaj zvezde v prostoru ter celoten vektor njene hitrosti. Pri dvojnih zvezdah je včasih mogoče točno določiti tudi maso in velikost zvezde, pomaga pa tudi dejstvo, da sta obe zvezdi v paru enako stari.
Esina vesoljska misija Gaia, ki bo izstreljena leta 2012, bo izdelala izjemen pregled položajev, kinematike in spektrofotometrije milijarde zvezd v Rimski cesti in s tem omogočila kvalitativni preskok našega razumevanja Galaksije in njenih zvezdnih populacij. Posamezne galaktične komponente bomo lahko študirali v podrobnostih in primerjali njihove lastnosti z napovedmi modelov nastanka galaksij v kozmološkem kontekstu. Popoln 3-dimenzionalni vektor hitrosti velikega števila zvezd ter poznavanje njihove podrobne kemične sestave bodo omogočili iskanje odgovorov na vprašanja o količini in porazdelitvi temne snovi in o nastanku in razvoju posameznih galaktičnih komponent. Sodelujemo v skupini, ki pripravlja obdelavo spektroskopskih podatkov. Specifično nas zanima optimizacija obravnave opazovanj z zelo visokim nivojem šuma ter meritev radialnih in rotacijskih hitrosti. Kljub izjemni ambicioznosti misije Gaia bo naše poznavanje Rimske ceste omejeno, saj bo Gajin spektrograf za večino opazovanih zvezd lahko izmeril le radialno hitrost. Tako sodelujemo v treh največjih komplementarnih spektroskopskih pregledih zvezd s teleskopi na Zemlji. Njihov namen je dopolniti rezultate misije Gaia s spektroskopskimi meritvami zvezdnih temperatur, težnostnega pospeška, podrobne kemične sestave, razdalj, starosti, mase in časovne spremenljivosti. To bo znatno razširilo dimenzionalnost parameterskega prostora, v katerem bo rezultate mogoče primerjati z napovedmi teoretičnih modelov nastanka Galaksije. Ti projekti so naslednji:
- RAVE je največji spektroskopski pregled zvezd doslej, posnel je že preko pol milijona zvezdnih spektrov. Cilj je, da do konca zajemanja podatkov koncem leta 2012 posnamemo pribl. 700.000 zvezdnih spektrov in objavimo dobljene meritve fizikalnih parametrov opazovanih zvezd (Steinmetz idr. 2006, Zwitter idr. 2008) ter njihovih razdalj (Breddels idr. 2010, Zwitter idr. 2010). Rezultati projekta RAVE omogočajo tudi izjemno uspešen študij lastnosti dvojnih zvezd (Matijevič idr. 2010, Matijevič idr. 2011) in zvezd v redko opaženih razvojnih fazah (Munari idr. 2009). T.Z. je kot znanstveni direktor projekta RAVE odgovoren za njegovo tekoče delovanje in za znanstveno kvaliteto rezultatov.
- Hermes bo po pričakovanjih daleč največji pregled podrobne kemične sestave zvezd doslej. Podrobne kemične zastopanosti ~35 kemičnih elementov bo izmeril za ~1 milijon zvezd. Trenutno že gradijo novi spektrograf, ki bo z izjemnim 2-stopinjskim poljem teleskopa AAT in snopom optičnih vlaken lahko simultano posnel echellove spektre 400 zvezd hkrati. Začetek opazovanj je predviden za leto 2012. Odgovorni smo za delovno skupino, ki bo študirala dvojne zvezde in lastnosti medzvezdnega prostora, vključno s 3-dimenzionalnim kartiranjem galaktične pordečitve.
- Gaia Chromo Dynamical Survey je javni pregled Evropskega južnega observatorija, ki bo uporabil 400 noči Flames spektrografa na 8-metrskem teleskopu VLT. Raziskoval bo zvezde, ki so pretemne za spektroskopska opazovanja na satelitu Gaia. Sodelujemo pri študiju medzvezdnega prostora in deloma dvojnih zvezd.
Rezultati projekta RAVE nam omogočajo sodelovanje v projektu PLATO Evropske vesoljske agencije, ki bo iskal planete okoli drugih zvezd. Z dr. Ulissejem Munarijem in Astronomskim oddelkom Univerze v Padovi sodelujemo pri nastajanju seznama zvezd, ki jih bo opazoval satelit. V sodelovanju z dr. Munarijem in Astronomskim observatorijem v Padovi uporabljamo rezultate projekta RAVE za izbor in nadaljni študij večjega števila oddaljenih orjakinj v fazi rdečega skupka (red clump, RC). Ti objekti imajo znan izsev, doslej pa so le slabo proučili njihovo časovno spremenljivost, članstvo v dvojnih sistemih, kemično sestavo ter prostorsko porazdelitev. Objekte opazujemo z echellovim in klasičnim spektrografom na observatoriju v Asiagu in na našem observatoriju na Golovcu. Orjaške zvezde tipa RC so svetle, torej jih lahko raziskujemo z manjšimi teleskopi. Ker pa spremljanje njihove spremenljivosti zahteva veliko opazovalnega časa, je dostop do obeh omenjenih teleskopov primerjalna prednost.
Na FMF se s spektroskopijo zvezd in Galaksije ukvarjajo dr. Tomaž Zwitter, Gal Matijevič, Marko Pratnekar, Maruša Žerjal in Urtzi Jauregi. Na voljo je seznam vseh oziroma recenziranih preteklih objav. Zanimanje za dvojne zvezde delimo z našim doktorandom dr. Andrejem Pršo. Pri zgoraj predstavljenem delu je kot partner vključen Center odličnosti Vesolje.
Spodaj sta dva rezultata izjemno velikega števila spektroskopskih opazovanj projekta RAVE. Levo vidimo hitrosti oddaljevanja (rdeče) in približevanja (modro) posameznih zvezd. Jasno je opaziti dipolni vzorec zaradi gibanja Sonca glede na okolne zvezde. RAVE opazuje zvezde južno od ekvatorja (rumena črta). V ozadju je nebesna panorama Axela Mellingerja. Desno je Hertzsprung-Russelov diagram RAVEovih zvezd. Izmerjeni položaji na diagramu se odlično ujemajo s teoretično izračunanimi izohronami za zvezde različnih starosti, kar kaže na visoko kvaliteto meritev vrednosti zvezdnih parametrov tega projekta.
