Heel wat medewerkers van ruimtevaartorganisatie ESA moeten in spanning toe hebben gekeken hoe de GAIA-satelliet bovenop een Sojoezraket werd gehesen en op het punt klaar stond om gelanceerd te worden. Om 10:12 uur Nederlandse tijd lichtte de lanceerbasis in het Zuid-Amerikaanse Kourou op en GAIA was op pad om de meest precieze kaart van Melkweg ooit te maken.
Op 19 december 2013 werd de Europese GAIA-satelliet gelanceerd.
ESA/S. CorvajaHet wolkendek dat normaal gesproken het luchtruim boven de Europese lanceerbasis in Frans-Guyana domineert, liet uitgerekend donderdagochtend een paar gaten vallen. Zo kon gezien worden hoe de Sojoezraket boven de wolken uitsteeg. Aan boord de satelliet die de komende vijf jaar een van de belangrijkste wetenschappelijke ruimtemissies voor Europa zal uitvoeren.
De GAIA-satelliet gaat de afstand en de snelheid bepalen van ongeveer een procent van alle sterren in onze Melkweg. Dat lijkt misschien niet veel, maar aangezien ons sterrenstelsel al gauw zo’n 100 miljard sterren bevat, toch een klus van formaat! Dankzij GAIA kunnen astronomen straks een driedimensionale kaart van voornamelijk ‘onze kant’ van de Melkweg opstellen. Bovendien meet GAIA het spectrum van alle sterren die hij in het vizier neemt, waarmee onder andere de compositie van de hemellichamen te bepalen is.
We weten dat we in de Melkweg leven, een spiraalstelsel met een geschatte 100 miljard sterren. Op donkere plekken is de Melkweg ‘s nachts niet als spiraal te zien, maar als een witte band aan de nachthemel. Dat komt omdat we vanaf hier als het ware tegen de ‘zijkant’ van het sterrenstelsel aankijken.
Om de precieze structuur van de Melkweg te achterhalen zul je de afstanden tot de sterren erin moeten bepalen, maar dat is op astronomische schaal een lastige karwei. Een zwakke ster die relatief dichtbij staat kan namelijk even helder lijken als een felle ster die veel verder weg staat.
Het sterrenstelsel M51.
S. Beckwith, Hubble Heritage Team, ESA, NASAMet al deze gegevens van GAIA kan straks worden gereconstrueerd hoe de Melkweg is ontstaan. Bovendien, als je weet hoe de sterren in het sterrenstelsel zich bewegen, dan kun je voorspellen hoe het zich in de toekomst ontwikkelt.
Als kers op de taart is de verwachting dat er 15 duizend exoplaneten bij andere sterren, een half miljoen zwarte gaten en alle grote brokstukken in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter ontdekt worden. De kosten van deze gigantische kosmisch verkenning? Ongeveer 740 miljoen Euro.
Haardiktes meten
GAIA bepaalt de afstand tot sterren met behulp van een zogenoemde parallaxmeting. Bij deze methode wordt gekeken naar de minuscule verschuivingen van de sterren aan de nachthemel ten gevolge van de beweging van de satelliet om de zon.
Aangezien GAIA met de aarde mee om de zon draait kan de satelliet de sterren zien vanaf verschillende punten die maximaal zo’n 300 miljoen kilometer uit elkaar liggen. De sterren zullen daarom ‘verschuiven’ aan de nachthemel. Een effect dat bij nabije sterren groter is dan bij verre sterren.
De precisie waarmee GAIA de verschuivingen van sterren gaat bepalen is ongeëvenaard en is bijvoorbeeld veel beter dan zijn voorganger Hipparcos, die in 1989 werd gelanceerd. Als je dat zou vergelijken met een wat ‘aardser’ voorbeeld dan zou je kunnen zeggen dat GAIA de dikte van een haar kan bepalen op een afstand van 1000 kilometer.
Om zulke minuscule veranderingen te kunnen waarnemen vertrouwt GAIA op een in Nederland gebouwd systeem dat continu de hoek bepaalt tussen de twee telescopen aan boord. Die hoek is cruciaal voor de afstandsberekeningen die de satelliet doet. Het zogenoemde basishoeksysteem werd bij TNO ontwikkeld en stond twee jaar geleden nog in het lab in Delft.
Een impressie van de GAIA-satelliet in de ruimte.
ESAMomenteel is de satelliet op weg naar het zogenoemde tweede Lagrangepunt (L2) dat ongeveer 1,5 miljoen kilometer van de aarde af ligt, als het ware aan de ‘buitenkant’ van de baan van de planeet om de zon. Wat betreft de zwaartekracht is die plek stabiel en GAIA zal er jarenlang moeiteloos baantjes trekken. Halfweg januari, als GAIA aankomt bij zijn bestemming, kan er begonnen worden met de meest ambitieuze verkenning van de Melkweg tot nu toe.