Een sterrenhemel vol

Een artist impression van de ruimtesonde. De schijf bevat energie-opwekkende zonnepanelen. Bron: ESA.

Een 3D-kaart maken van één miljard sterren: dat is het voornaamste doel van de Europese ruimtevaartmissie GAIA. Op 14 september worden de eerste data vrijgegeven. Sterrenkundigen en andere geïnteresseerden kunnen zich verheugen op alle nieuwe informatie en inzichten die het project gaat brengen. Wat is deze ruimtevaartmissie precies en waarom is het zo bijzonder?

GAIA is een missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA: European Space Agency). Sinds de oprichting in 1975 werken inmiddels 22 lidstaten samen aan dit ruimtevaartprogramma. Eerdere missies zijn bijvoorbeeld Rosetta, waarvan de sonde eind 2014 landde op een komeet, en Mars Express, waarbij zij in 2003 een satelliet naar Mars stuurden. Naast deze Europese projecten wordt ook vaak samengewerkt met de Amerikaanse NASA of het Japanse JAXA.

De naam GAIA is de afkorting voor ‘Global Astrometric Interferometer for Astrophysics’. Dit beschreef de originele methode voor optische interferometrie (het meten van afstanden door middel van licht) die gebruikt zou worden op de ruimtesonde. In de loop van de tijd is gekozen voor een andere, meer gevoelige techniek, maar omwille van de continuïteit is de naam gebleven.

De Missie
De sonde werd in december 2013 gelanceerd en zal in ieder geval tot 2019 aan het werk zijn op een slordige anderhalf miljoen kilometer van de aarde. Het ruimtevaartuig bevat twee telescopen en drie instrumenten die met behulp van het opgevangen licht posities, spectra en snelheden meten. In vijf jaar zullen zo’n één miljard sterren worden waargenomen in onze eigen Melkweg en de Lokale Groep, een groep stelsels waar de Melkweg ook deel van uit maakt. Hoewel dit veel lijkt, is dit maar één procent van het totaal aantal sterren in ons sterrenstelsel. Behalve sterren worden ook hemellichamen als asteroïden en planeten gedetecteerd. Zo hopen sterrenkundigen meer te weten te komen over de formatie en evolutie van de Melkweg.

Zo’n missie verloopt nooit zonder slag of stoot. Zo kampten de telescopen met water dat bevroor op optische onderdelen, met een verminderde gevoeligheid tot gevolg. Dit probleem werd tijdens de inbedrijfstelling van de apparatuur opgelost door onderdelen van de telescoop te verwarmen zodat het ijs zou smelten. Dit heeft echter geen significante gevolgen gehad voor het onderzoek.

l2_punt
GAIA draait in een baan om de zon, op het tweede ‘Lagrange’ punt L2. De krachten van de zon en de aarde op de satelliet zijn hier precies uitgebalanceerd. Bron: ESA.

(Sterren)stof tot Nadenken
Met de metingen binnen en buiten de Melkweg maakt GAIA het mogelijk de grootste en meest precieze 3D-sterrenkaart tot nu toe te maken. Naast de genoemde posities, snelheden en spectra worden temperaturen en composities van de sterren bepaald, stuk voor stuk fundamentele parameters voor astrofysisch onderzoek. Het langdurig monitoren kan daarnaast leiden tot het ontdekken van nieuwe planeten bij andere sterren. ESA verwacht duizenden van deze zogenaamde exoplaneten te vinden, samen met twintigduizend exploderende sterren (supernovae) en duizenden andere objecten. Met alle technologische ontwikkelingen die een missie met zich meebrengt, maakt dat GAIA een groot wetenschappelijk én technologisch rendement zal hebben.

Ook kunnen we bevindingen dichter bij huis verwachten: de sonde speurt ons zonnestelsel af naar zogeheten Near Earth Objects, ‘kleine’ hemellichamen die relatief dicht bij de aarde in de buurt komen. Hier wordt steeds meer onderzoek naar gedaan in verband met potentiële botsingen met onze planeet.

14 september vindt een persconferentie plaats in Madrid bij het astronomisch onderzoekscentrum van ESA. Daar wordt uitleg gegeven over het functioneren van de missie en het vrijgeven van de data. Dit zal in etappes toegankelijk gemaakt worden. Verwacht wordt dat de catalogus met gegevens pas in 2022 compleet en klaar voor wetenschappelijk gebruik is. Een miljard objecten onderzoeken is immers een flinke hoeveelheid rocket science.

1 en 2 oktober is het Weekend van de Wetenschap. Op de Nederlandse afdeling van ESA in Noordwijk (ESTEC, European Space Research and Technology Center) vindt op 2 oktober de jaarlijkse open dag plaats.