Gaia ziet vreemde sterren in gedetailleerd onderzoek van de Melkweg

Gaia is een missie van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA die als doel heeft om een multidimensionale kaart van de Melkweg te maken. Dit maakt het voor astronomen mogelijk om de structuur en de evolutie gedurende de laatste miljarden jaren te reconstrueren. Zo kunnen ze de levenscyclus van sterren en onze plaats in het heelal beter begrijpen.

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 derde release van Gaia data die vandaag is gepresenteerd, bevat nieuwe en verbeterde details van bijna 2 miljard sterren in ons sterrenstelsel. De catalogus bevat nieuwe informatie waaronder chemische samenstellingen, stellaire temperaturen, kleuren, massa’s, leeftijden en de snelheid waarmee sterren naar ons toe of van ons af bewegen (de radiale snelheid genoemd). Veel van deze informatie is verkregen via nieuw vrijgegeven spectroscopische data. Dit is een techniek waarbij het sterlicht in afzonderlijke kleuren wordt opgedeeld (zoals een regenboog). De data bevatten ook speciale subsets van sterren zoals sterren die in de tijd in helderheid variëren.

Nieuw in deze dataset is de grootste catalogus van dubbelsterren, duizenden zonnestelselobjecten zoals asteroïden, manen en planeten en miljoenen sterrenstelsels en quasars buiten onze Melkweg.

Sterbevingen

Een van de grootste verrassingen van de nieuwe dataset is dat Gaia in staat is om sterbevingen – kleine bewegingen aan het oppervlak van een ster – die de vorm van sterren veranderen kan waarnemen. De ruimtetelescoop is hier niet echt voor ontworpen.

Eerder vond Gaia al radiale oscillaties die er voor zorgen dat sterren periodiek opzwellen en weer krimpen, terwijl ze wel hun bolvorm behouden. Maar nu heeft Gaia ook andere vibraties waargenomen die meer lijken op grootschalige tsunami’s aan het oppervlak van sterren. Deze niet-radiale oscillaties veranderen de globale vorm van een ster en zijn daarom lastiger te detecteren.

Gaia vond sterke niet-radiale sterbevingen bij duizenden sterren. Gaia onthulde ook dergelijke vibraties in sterren die zelden eerder zijn gezien. Volgens de huidige theorieën zouden deze sterren niet dergelijke bevingen moeten vertonen maar Gaia detecteerde ze wel aan hun oppervlak.

Volgens wetenschappers van de Gaia-missie vertellen sterbevingen heel veel over sterren, waaronder hoe ze van binnen werken. Gaia opent een goudmijn voor de asteroseismologie van zware sterren zeggen ze.

Het DNA van sterren

De samenstelling van sterren kan astronomen veel vertellen over hun geboorteplaats en hun reis daarna en daarom ook over de geschiedenis van de Melkweg. Met de dataset die vandaag is vrijgegeven levert Gaia de grootste chemische kaart van ons sterrenstelsel die is gekoppeld aan driedimensionale bewegingen, van de omgeving van de Zon tot kleinere sterrenstelsels die ons omringen.

Sommige sterren bevatten meer “zware metalen” dan andere sterren. Tijdens de Oerknal werden alleen de lichtste elementen (waterstof en helium) gemaakt. Alle andere zwaardere elementen – metalen genoemd door astronomen – zijn in het binnenste van sterren gemaakt. Als sterren sterven, worden deze metalen afgegeven aan het stof en gas tussen de sterren in. We noemen dit het interstellaire medium en uit dit medium ontstaan weer nieuwe sterren. Actieve stervorming en dood van sterren zal leiden tot een omgeving die meer metalen bevat. Daarom is de chemische samenstelling van een ster een soort van DNA. Het geeft ons belangrijke informatie over zijn herkomst.

Met Gaia zien astronomen sterren in ons sterrenstelsel die uit oermateriaal bestaan maar er zijn ook sterren, zoals onze Zon, die uit materie bestaan dat door eerdere generaties sterren is verrijkt. Sterren die zich dichter bij het centrum en in het vlak van ons sterrenstelsel bevinden zijn rijker aan metalen dan sterren op grotere afstanden. Gaia identificeerde ook sterren die, uitgaande van hun chemische samenstelling, oorspronkelijk aan andere sterrenstelsels toebehoorden.

Volgens de Gaia-wetenschappers is ons sterrenstelsel een schitterende smeltkroes van sterren. De diversiteit is extreme belangrijk want het vertelt astronomen veel over de geschiedenis van het ontstaan van ons sterrenstelsel. Het onthuld de migratieprocessen binnen ons sterrenstelsel en het invangen van externe sterrenstelsels. Het toont ook duidelijk aan dat onze Zon, en wij, behoren tot een steeds veranderend systeem dat is ontstaan dankzij het ontstaan van sterren en gas met een verschillende oorsprong.

Dubbelsterren, asteroïden, quasars en meer

Andere artikelen die vandaag zijn gepubliceerd weerspiegelen de breedte en de diepte van de ontdekkingsmogelijkheden van Gaia. Een nieuwe dubbelstercatalogus beschrijft de massa en evolutie van meer dan 800.000 dubbelstersystemen. Een nieuwe catalogus van asteroïden bevat 156.000 objecten die ons weer meer leren over het ontstaan van het zonnestelsel. Ook bevat de derde dataset informatie over ongeveer 10 miljoen veranderlijke sterren, mysterieuze macromoleculen tussen sterren en ook quasars en sterrenstelsels ver verwijderd van onze eigen kosmische omgeving.

Anders dan andere missies die zich richten op specifieke objecten is Gaia een onderzoeksmissie. Dit betekent dat de gehele sterrenhemel met miljarden sterren meerdere keren wordt onderzocht. Gaia kan hierdoor ontdekkingen doen die meer specifieke missies zouden missen. Het een van de sterke punten van de missie en de Gaia-astronomen kunnen iet wachten totdat de wetenschappelijke gemeenschap in die nieuwe set gegevens duikt om nog meer over ons sterrenstelsel en zijn omgeving te vinden dan we nu al weten.

Meer informatie over de derde datarelease: GAIA in-depth

Eerste publicatie: 13 juni 2022
Bron: ESA