Belgische sterrenkundigen helpen bij het samenstellen van de meest gedetailleerde 3D-kaart van de Melkweg ooit gemaakt
Op 25 april 2018 geeft de European Space Agency (ESA) de grootste en meest nauwkeurige driedimensionale kaart van onze Melkweg vrij die ooit gemaakt werd. Met behulp van de satelliet Gaia werden de posities en bewegingen van meer dan een miljard sterren in kaart gebracht. Deze kaart, samengesteld door een consortium van Europese sterrenkundigen, met belangrijke bijdragen van wetenschappers van de Koninklijke Sterrenwacht van België, zal een schat aan nieuwe informatie opleveren, die zal toelaten om de structuur, de geschiedenis en de toekomst van ons melkwegstelsel nauwkeuriger te leren kennen.
De eerste hemelkaart van Gaia in kleuren. Credits: ESA/Gaia/DPAC, A. Moitinho / A. F. Silva / M. Barros / C. Barata, University of Lisbon, Portugal; H. Savietto, Fork Research, Portugal.
De Gaia-satelliet brengt al sinds 2014 de hemel in beeld en de nieuwe hemelkaart bevat sterren die wel tot een miljoen keer zwakker zijn dan wat we met het blote oog kunnen waarnemen. Uitzonderlijk is dat met Gaia ook de afstand tot de sterren gemeten wordt, waardoor het een gigantische driedimensionale atlas wordt. Gaia meet ook hoe snel en in welke richting de sterren door de ruimte bewegen terwijl ze rond het centrum van onze Melkweg draaien, en laat dus toe de rotatie van ons melkwegstelsel te bepalen.
De Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB) heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan het Gaia-project door een cruciaal onderdeel van de sterrenbeweging te berekenen: hoe snel de ster naar ons toe of van ons weg beweegt. Dit is wat wetenschappers de ‘radiële snelheid’ van een ster noemen. De radiële snelheid van een ster wordt gemeten met behulp van het Doppler-effect. Vanwege de relatieve beweging tussen de ster en de waarnemer wordt het licht dat van de ster komt, verschoven naar kortere (blauwere) golflengten als de ster naar ons toe beweegt, en naar langere (rodere) golflengten als ze zich van ons verwijdert.
Image caption: De verdeling van snelheden van meer dan zeven miljoen sterren waargenomen over de hemelbol met de satelliet Gaia van de ESA en gepubliceerd in de huidige Gaia-catalogus. Blauw toont sterren die naar ons toe bewegen, rood en groen tonen sterren die van ons af bewegen. Ze zijn het gevolg van de beweging van de zon tussen de sterren en de rotatie van sterren omheen de kern van ons melkwegstelsel. (Image credit: ESA/Gaia/DPAC)
Met behulp van data van de Radial Velocity Spectrometer, een instrument aan boord van de Gaia-satelliet, hebben wetenschappers de radiële snelheden van meer dan 7 miljoen sterren berekend, gegevens die voor de eerste keer op deze dag worden gepubliceerd. Met deze gegevens over posities en snelheden van sterren kunnen sterrenkundigen terugkijken in de tijd om de reis van elk van deze sterren de afgelopen miljoenen jaar terug te rekenen en te berekenen naar waar ze zich verplaatsen. Zo kunnen ze voorspellen wanneer de huidige sterrenbeelden die we ’s nachts zien, onherkenbaar zullen zijn geworden. “Deze informatie zal uiteindelijk leiden tot een beter begrip van de structuur en de vormingsgeschiedenis van onze Melkweg”, zegt Dr. Ronny Blomme, projectonderzoeker van het ROB Gaia-team.
De KSB draagt ook bij aan gegevensverwerking van asteroïden gemeten door Gaia. Amateurastronomen hebben lang zitten wachten op de Gaia-metingen van planetoïden (of: asteroïden). Wanneer een sterbedekking door een planetoïde waargenomen wordt, kan men aan de hand van de tijdstippen van verdwijning en wederverschijning van de ster bij waarnemers verspreid over het bedekkingspad, de precieze grootte en vorm van de planetoïde reconstrueren. Tot nu toe was het heel moeilijk om te voorspellen waar de bedekking precies ging te zien zijn. Immers, de strook op aarde waar de bedekking te zien is, is typisch maar enkele tientallen tot een hondertal kilometer breed. Maar de onzekerheid op de ligging ervan kan enkele honderden kilometer bedragen.
Figuur: Voorbeeld van de reconstructie van de vorm van planetoïde Metis, aan de hand van de tijdstippen van verdwijning en wederverschijning van een ster door een 40-tal waarnemers. Tot nu toe was zoiets alleen mogelijk bij de helderste planetoïden, die al zeer goed gekend zijn. Met de data van Gaia zal dit nu mogelijk worden voor duizenden planetoïden. (Credit: T. Pauwels)
Amateurs moesten dan ook vele mogelijke bedekkingen waarnemen voor ze er echt één te pakken kregen. Met de gegevens van Gaia zullen in de beste gevallen de onzekerheden op de ligging van het bedekkingspad tot minder dan een kilometer kunnen gereduceerd worden. Mobiele waarnemers zullen dus precies weten waar ze naartoe moeten reizen om de bedekking waar te nemen, en vaste waarnemers zullen vooraf weten welke bedekkingen wel en welke niet zullen plaats hebben op de locatie van hun telescoop. De waarnemingen van bedekkingen zullen aldus in de toekomst veel efficiënter kunnen gebeuren.
De huidige versie van Gaia bevat de exacte positie van meer dan 14 000 asteroïden. “We zijn verheugd”, zegt Dr. Thierry Pauwels, die werkt aan de software ontworpen om de data van objecten in ons zonnestelsel te verwerken. “Dit is de eerste keer dat onze bijdrage aan het Gaia-project publiek wordt gemaakt.”
Astronomen moesten bijna 20 jaar wachten op deze doorbraak. De Gaia-missie van de ESA zal nog enkele jaren gegevens blijven verzamelen om onze Melkweg in kaart te brengen. Verwacht wordt dat het volledige Gaia Data Archief in 2022 kan gepubliceerd worden. Maar nu hebben de astronomen een prachtige atlas die zowel qua kwaliteit als kwantiteit onovertroffen is, wat ongetwijfeld zal leiden tot vele nieuwe ontdekkingen.
De 3-dimensionele kaart van Gaia rijkelijk aangevuld worden met bijkomende gedetailleerde informatie over de sterren, zoals hun temperatuur, chemische samenstelling, eventuele helderheidsvariaties en of de ster rond een andere ster draait in een dubbelstersysteem. Ook objecten die eigenlijk helemaal geen sterren zijn maar asteroïden in ons eigen zonnestelsel of heldere objecten ver buiten onze Melkweg, zitten verborgen in de metingen en zullen deel uitmaken van Gaia’s nalatenschap. Om al deze informatie uit de Gaia-gegevens te halen, is een team van experts nodig waaronder Belgische astronomen van de Koninklijke Sterrenwacht van België, maar ook van de KU Leuven, de Université libre de Bruxelles, de Université de Liège en de Universiteit Antwerpen. De Belgische bijdrage aan de Gaia missie werd mogelijk gemaakt met steun van het Belgische Wetenschapsbeleid (BELSPO) via het PRODEX programma van ESA.
Link:
Visualizing the Gaia DR2 data with Gaia sky (in het Engels): https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/gaiadr2_gaiasky
ESA Gaia media kit (in het Engels): http://sci.esa.int/gaia/60174-media-kit-for-gaia-data-release-2/
Dit nieuws is gebaseerd op een gezamenlijk persbericht van de Koninklijke Sterrenwacht van België, KU Leuven, ULB, ULiege en Universiteit Antwerpen.
Contact communicatie:
Dr. Le Binh San PHAM
Communicatie medewerker
Koninklijke Sterrenwacht van België
3 Ringlaan
1180 Brussel
lebinhsan.pham @ oma.be
+32 (0) 23730303