De GAIA-telescoop – brengt 1 miljard sterren in kaart

Ons sterrenstelsel volgens GAIA
Gaia’s all-sky view van ons sterrenstelsel en de nabije sterrenstelsels gebaseerd op metingen van bijna 1,7 miljard sterren. Copyright: ESA/Gaia/DPAC

De GAIA is een Europese ruimtetelescoop die met een ongekende nauwkeurigheid de positie van meer dan 1 miljard sterren in kaart brengt. De missie is ondertussen verlengd en zal gaan duren tot minstens december 2020. Sinds de start van de missie in 2013 zijn er al verschillende datasets gepubliceerd.

In april 2018 werd de meest recente dataset vrijgegeven met daarin de posities van meer dan 1,7 miljard sterren. Die kaart werd in 3D getoond op de ILA Berlin Air Show. De data laten niet alleen de positie van de sterren zien maar geven astronomen ook heel veel informatie over de geschiedenis en de evolutie van sterren.

Ontwikkeling en wetenschappelijke doelen

Na een studie van twee jaar werd het GAIA-concept in 2000 goedgekeurd. In 2002 werd het aangepast om met een Sojoez-Fregat raket gelanceerd te kunnen worden. Dit is een kleinere raket dan oorspronkelijk de bedoeling was. Volgens de ESA leverde dat een klein verlies in nauwkeurigheid op. GAIA zou in 2011 gelanceerd worden maar het werd december 2013 alvorens de telescoop de ruimte in ging. De vertraging had voornamelijk te maken met technische problemen met de spiegels en de camera’s van de telescoop.

De oorspronkelijke betekenis van GAIA is Global Astrometric Interferometer for Astrophysics maar interferometrie wordt niet meer gebruikt tijdens de missie. ESA heeft echter de oorspronkelijke naam van de missie nooit aangepast.

GAIA bevindt zich in een Lagrangepunt, dit is een stabiele positie in het Zon-Aarde-systeem dat L2 wordt genoemd. Het bevindt zich op een afstand van ongeveer 1,5 miljoen kilometer van de Aarde in de tegenovergestelde positie van de Zon. De ruimtetelescoop heeft maar minimaal brandstof nodig om zijn positie te handhaven. GAIA bevindt zich ook ver genoeg van de Aarde zodat licht en de grootte van de planeet de waarnemingen niet storen.

De ruimtetelescoop heeft drie hoofdinstrumenten aan boord: Astro (dit zijn twee identieke telescopen en een systeem om opnames te maken), een blauwe en een rode spectrofotometer die fotonen vangen en een spectrometer die de radiale snelheid kan bepalen waarmee de samenstelling van de ster bepaald kan worden.

De belangrijke wetenschappelijke doelen van de GAIA-missie zijn:

  • Meer leren over de oorsprong en de evolutie van ons sterrenstelsel door het maken van een driedimensionale kaart van 1 miljard sterren.
  • Het vinden van Jupiterachtige planeten door middel van het waarnemen van de beweging van sterren die maximaal 150 lichtjaar van ons zijn verwijderd.
  • Het vinden van bruine dwergen. Dit zijn “mislukte” sterren, die niet groot genoeg zijn om waterstoffusie op gang te brengen.
  • Het zoeken naar asteroïden in ons zonnestelsel variërende van aardscheerders tot asteroïden in de gordel tussen Mars en Jupiter en de Kuipergordel voorbij de baan van Neptunus.
  • Het zoeken naar exploderende sterren (supernova’s) voordat ze hun maximale helderheid bereiken.
  • Het testen van de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein door bijvoorbeeld te kijken op welke manier de zwaartekracht het licht verstoord.

Hoogtepunten van de missie

De GAIA telescoop
De Europese GAIA telescoop in een baan om de Aarde (foto: ESA)

GAIA werd in december 2013 gelanceerd en nam in februari 2014 de eerste opnames. Er werd een open sterrenhoop in de Grote Magelhaanse Wolk bestudeerd. Toen de missie nog in het beginstadium verkeerde verscheen er in november 2014 een onderzoek dat beweerde dat GAIA wel 70.000 nieuwe planeten zou kunnen vinden. Het zal vele, vele jaren kosten om dat aantal te bevestigen want de GAIA verzameld enorm veel gegevens en het zal veel tijd kosten voor die allemaal goed zijn bestudeerd.

In september 2016 werd de eerste dataset vrijgeven. Deze dataset was het resultaat van 14 maanden waarnemen en bevatte de posities en helderheden van 1.114.200.000 sterren. Ook waren de afstanden en bewegingen van meer dan 2 miljoen sterren opgenomen in de database. Deze eerste set gegevens leidde in de maanden erna tot verschillende publicaties.

Uit deze set werden in 2017 enkele interessante fenomenen gehaald. Zo werd er een voorheen onbekende sterrenhoop gevonden die GAIA-1 werd gedoopt. Het is een grote sterrenhoop met een doorsnede van ongeveer 30 lichtjaar die erg helder is. De sterrenhoop ligt verstopt achter de heldere ster Sirius.

In dat jaar volgde GAIA ook een aantal snel bewegende sterren, dit zijn sterren waarvan de beweging mogelijk wordt beïnvloed door donkere materie. Deze donkere materie is verantwoordelijk voor het grootte deel van de massa van het heelal. GAIA assisteerde ook bij het waarnemen van MU69. Dit is het nieuwe doel van de New Horizons ruimtesonde die in 2015 langs Pluto scheerde. New Horizons zal op 1 januari 2019 langs MU69 scheren. Eind 2017 werd aan de hand van de data van GAIA aangetoond hoe in de verre toekomst de ster Gliese 710 mogelijk de baan van objecten in de Oortwolk zal verstoren. In de Oortwolk bevinden zich voornamelijk kometen die dan naar de binnenste delen van het zonnestelsel zullen komen.

Begin 2018 stelden astronomen dat de zeer nauwkeurige waarnemingen van sterbewegingen ertoe bijdragen dat Chariklo, een klein object met ringen voorbij de baan van Saturnus, beter kan worden bestudeerd. Van tijd tot tijd passeert Chariklo voorlangs een ster en het knipperlichtpatroon dat dat oplevert zorgt er voor dat wetenschappers de structuur van de ringen beter leren begrijpen. Maar om dat te kunnen doen moet wel heel nauwkeurig bekend zijn waar die ster zich bevindt en dat is waar de GAIA om de hoek komt kijken. In maart 2018 werd GAIA ook in gezet om Triton, de grootste maan van Neptunus te bestuderen.

In mei 2018 werd de tweede batch resultaten vrijgegeven. Dit betrof een catalogus van 1,7 miljard sterren. De data worden nog steeds verwerkt maar heeft wel al laten zien hoe een paar sterren het vreemde zwakker en weer helderder worden van de ster Epsilon Aurigae beïnvloeden.

Meer lezen: De GAIA-missie

 

Eerste publicatie:

 

 

https://www.space.com/41312-gaia-mission.html