Laatste sterrenlicht voor baanbrekende Gaia ruimtetelescoop

Gaia werd gelanceerd op 19 december 2013 en de brandstoftank is nu bijna leeg. Het ruimtevaartuig verbruikt ongeveer een dozijn gram koud gas per dag om met uiterste precisie te kunnen draaien en de hemel af te speuren. Dit is echter nog lang niet het einde van de missie. Technologietesten zijn gepland voor de komende weken voordat Gaia wordt verplaatst naar haar baan voor 'gepensioneerden'. Ook staan twee enorme data releases gepland rond 2026 en het einde van dit decennium.

“Vandaag markeert het einde van de wetenschappelijke waarnemingen en we vieren deze fantastische missie. Een missie die al onze verwachtingen heeft overtroffen en bijna twee keer zo lang heeft geduurd als oorspronkelijk was voorzien”, zegt ESA-directeur van Wetenschap Carole Mundell. 

"De schat aan gegevens die Gaia heeft verzameld, geeft ons unieke inzichten in de oorsprong en evolutie van ons Melkweg-sterrenstelsel. Het heeft ook de astrofysica en wetenschap van het Zonnestelsel getransformeerd op manieren die we nog niet volledig waarderen. Gaia bouwt voort op een unieke Europese excellentie in astrometrie en zal een langdurige erfenis nalaten voor toekomstige generaties."

"Na 11 jaar in de ruimte, en het overleven van micrometeorietinslagen en zonnestormen, is Gaia klaar met het verzamelen van wetenschappelijke gegevens. Nu richten alle ogen zich op de voorbereiding van de volgende datasets", zegt Gaia hoofdwetenschapper Johannes Sahlmann. 

“Ik ben blij met de uitvoering van deze ongelooflijke missie en enthousiast over de ontdekkingen die ons nog te wachten staan.”

Gaia levert de beste Melkweg-kaart ooit

Gaia heeft de posities, afstanden, bewegingen, helderheid, samenstelling en tal van andere kenmerken van sterren in kaart gebracht door deze vele jaren met haar drie instrumenten te monitoren. 

Dit heeft Gaia in staat gesteld om haar primaire doel nu al te bereiken: het bouwen van de grootste, meest precieze kaart van de Melkweg. Een kaart die ons ons eigen sterrenstelsel laat zien zoals nooit tevoren. 

Als zodanig hebben we nu ook het best gereconstrueerde beeld van hoe ons sterrenstelsel eruit zou kunnen zien voor een externe waarnemer. Deze nieuwe artistieke impressie van de Melkweg is gebaseerd op Gaia-resultaten uit een groot aantal gepubliceerde wetenschappelijke artikelen van het afgelopen decennium.

"Het bevat grote veranderingen ten opzichte van eerdere modellen, omdat Gaia ons beeld van de Melkweg heeft veranderd. Zelfs basisideeën zijn herzien, zoals de rotatie van de centrale balk van ons sterrenstelsel, de kromming van de schijf, de gedetailleerde structuur van spiraalarmen en interstellair stof in de buurt van de zon," zegt Stefan Payne-Wardenaar, wetenschappelijk visualisatie-expert aan het Max Planck Instituut voor Astronomie in Duitsland.

“Toch blijven de verre delen van de Melkweg gissingen op basis van onvolledige gegevens. Met toekomstige Gaia-gegevens zal ons zicht op de Melkweg nog nauwkeuriger worden."

Ontdekkingsmachine van het decennium

Gaia's herhaaldelijke metingen van sterre-afstanden, bewegingen en kenmerken zijn essentiële elementen die 'galactische archeologie' op onze Melkweg mogelijk maken. Het onthult ook ontbrekende schakels in de complexe geschiedenis van ons sterrenstelsel. Dit helpt ons om meer te weten te komen over onze oorsprong.

Van het detecteren van ‘geesten’ van andere sterrenstelsels en meerdere stromen oude sterren die in de vroege geschiedenis met de Melkweg zijn samengevoegd, tot het vinden van bewijs voor een nog altijd gaande botsing met het Boogschutter-dwergsterrenstelsel, Gaia herschrijft de geschiedenis van de Melkweg en doet voorspellingen over de toekomst.

Tijdens het scannen van de sterren in ons eigen sterrenstelsel heeft Gaia ook andere objecten gespot, van asteroïden in ons Zonnestelsel tot sterrenstelsels en quasars (de heldere en actieve centra van sterrenstelsels aangedreven door superzware zwarte gaten) buiten onze Melkweg.

Gaia heeft bijvoorbeeld uiterste precieze banen voor meer dan 150.000 asteroïden geleverd. Door de hoogwaardige metingen werden ook mogelijke manen rond honderden van hen ontdekt. De ruimtetelescoop heeft ook de grootste driedimensionale kaart van ongeveer 1,3 miljoen quasars gemaakt, waarvan de verste helder scheen toen het Universum slechts 1,5 miljard jaar oud was.

Gaia heeft ook een nieuw soort zwart gat ontdekt, waaronder één met een massa van bijna 33 keer de massa van de zon, verborgen in het sterrenbeeld Adelaar (Aquila), op minder dan 2000 lichtjaar van de aarde. Dit is de eerste keer dat zo’n zwaar zwart gat, ontstaan na de ineenstorting van een ster, is gespot in de Melkweg. 

"Het is indrukwekkend dat deze ontdekkingen gebaseerd zijn op alleen de eerste paar jaren aan Gaia-gegevens, en erg recentelijk zijn gedaan. Gaia is nu al de ontdekkingsmachine van het decennium, een trend die zich ongetwijfeld zal voortzetten", zegt Anthony Brown, voorzitter van het Gaia Data Analysis and Processing Consortium (DPAC) en werkzaam bij de Universiteit Leiden in Nederland.

Nog meer baanbrekende wetenschap komt eraan!

De wetenschappelijke en technische teams van Gaia werken al op volle kracht aan de voorbereidingen voor Gaia data release 4 (DR4), een dataset die verwacht wordt in 2026. Met elke release wordt het volume aan gegevens en de kwaliteit verbeterd, en Gaia DR4, met een verwachte 500 TB aan gegevensproducten, is daarop geen uitzondering. Deze dataset zal de eerste 5,5 jaar van de missie bestrijken, wat overeenkomt met de oorspronkelijk geplande duur van de missie.

“Dit is de Gaia-release waar de gemeenschap op heeft gewacht, en het is geweldig als je bedenkt dat dit slechts de helft van de verzamelde gegevens omvat”, zegt Antonella Vallenari, vice-voorzitter van DPAC en werkzaam bij het Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), astronomisch observatorium van Padua in Italië.

“Hoewel de missie nu is gestopt met het verzamelen van nieuwe gegevens, zal het voor ons nog vele jaren ‘business as usual’ zijn als we deze ongelooflijke datasets klaar maken voor gebruik.” 

Wat staat ons te wachten? Gaia DR4 breidt haar catalogus van dubbelsterren uit, een dataset die nu al de grootste ooit is. Gaia heeft een uniek vermogen om de kleine bewegingen van paren hemellichamen die dicht bij elkaar draaien vast te leggen en heeft al eerder verborgen metgezellen rond heldere sterren gezien. 

Gaia's laatste gerichte waarneming vond plaats op 10 januari, van de dubbelster 61 Zwaan (Cygni). Deze iconische ster trok de aandacht van 19e-eeuwse astronomen en dit leverde enkele van de eerste correcte beweging- en parallaxmetingen op, op basis van eenzelfde techniek die Gaia voor zo'n twee miljard sterren gebruikte.

Het is de verwachting dat Gaia's ontdekkingen van exoplaneten ook zullen toenemen met de komende datasets. Dit is dankzij het langere tijdsbestek van waarnemingen, waardoor het veel gemakkelijker is om ‘wiebelende’ sterren te spotten die zachtjes worden getrokken door ronddraaiende planeten. 

“In de komende maanden zullen de Gaia teams hun voorbereidingen opstarten voor de vijfde en laatste grote gegevensvrijgave aan het einde van dit decennium, die de volledige 10,5 jaar aan missiegegevens omvat,” zegt Rocio Guerra, Gaia Science Operations Coordinator in ESA's European Space Astronomy Centre (ESAC) bij Madrid in Spanje.

“Dit zal een ongelooflijke gecoördineerde inspanning afronden tussen honderden experts in het centrum voor science operations hier bij ESAC, het missieoperatieteam dat Gaia bestuurt vanuit ESA's Europees Centrum voor ruimtevaartoperaties in Duitsland, en het enorme consortium van Gaia gegevensverwerkingsspecialisten, die samen al zo lang voor het soepele verloop van deze prachtige missie hebben gezorgd.” 

Gaia's pensioenplan

Terwijl vandaag het einde van de wetenschappelijke waarnemingen markeert, begint nu een korte periode van technologietesten. Deze testen hebben het potentieel om de Gaia-kalibraties verder te verbeteren en meer te weten te komen over het gedrag van bepaalde apparatuur in de ruimtetelescoop na tien jaar in de ruimte. Dit kan het ontwerp van toekomstige ruimte-missies helpen. 

Na enkele weken testen verlaat Gaia dan haar huidige baan rond Lagrangepunt 2 op 1,5 miljoen km van de aarde in de anti-richting van de zon. Het ruimtevaartuig wordt dan in een heliocentrische baan gebracht, ver weg van de invloedssfeer van de aarde. Het ruimtevaartuig ondergaat op 27 maart 2025 'passivation’ om schade aan of interferentie met andere ruimtevaartuigen te voorkomen.

Laatste afscheid voor de Gaia ruimtetelescoop

Tijdens de technologietests zal de oriëntatie van Gaia worden veranderd, wat betekent dat de ruimtetelescoop tijdelijk verschillende malen helderder zal worden, waardoor waarnemingen door kleine telescopen een stuk eenvoudiger worden (Nog steeds zal Gaia niet zichtbaar zijn met het blote oog). Een gids is beschikbaar voor het lokaliseren van Gaia aan de hemel en amateurastronomen worden uitgenodigd om hun waarnemingen te delen.

“Gaia geeft ons dit laatste cadeau terwijl we afscheid nemen, stralend tussen de sterren voor haar welverdiende pensioen”, besluit Uwe Lammers, Gaia-missiemanager.

“Het is een moment om deze transformatieve missie te vieren en alle teams te bedanken voor meer dan tien jaar hard werken aan Gaia, het plannen van de observaties en ervoor te zorgen dat deze kostbare gegevens zonder problemen naar de aarde worden teruggestuurd.”