Deze foto, een compositie van verschillende waarnemingen met ESO’s VLT Survey Telescope (VST), toont de ESA-satelliet Gaia als een vaag spoor van stippen in de onderste helft van het met sterren bezaaide beeldveld. Deze waarnemingen zijn gedaan als onderdeel van een gezamenlijke inspanning om Gaia’s baan te meten en de nauwkeurigheid van haar unieke sterrenkaart te verbeteren. Gaia, die wordt beheerd door het Europese ruimteagentschap ESA, verkent de hemel vanuit een baan om het zogeheten L2-punt, dat 1,5 miljoen kilometer buiten de aardbaan ligt. Van daaruit werkt zij aan de meest omvangrijke en nauwkeurige driedimensionale kaart van onze Melkweg samen die ooit is gemaakt.
Een jaar geleden werd de langverwachte tweede datarelease van de Gaia-missie gepresenteerd, die bestaat uit zeer nauwkeurige metingen – posities, afstanden en eigenbewegingen – van meer dan een miljard sterren in ons Melkwegstelsel. Deze catalogus van gegevens heeft baanbrekend onderzoek mogelijk gemaakt op het gebied van de structuur, de oorsprong en de evolutie van de Melkweg. Sinds de lancering van Gaia in 2013 heeft dat meer dan 1700 wetenschappelijke publicaties opgeleverd. Om de nauwkeurigheid te bereiken die nodig is voor Gaia’s hemelkaarten, is het cruciaal om vanaf de aarde nauwkeurig de positie van de satelliet te bepalen. Terwijl Gaia de hemel scant en gegevens verzamelt voor haar ‘stellaire volkstelling’, controleren astronomen daarom regelmatig haar positie. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een wereldwijd netwerk van optische telescopen, waaronder de VST van de ESO-sterrenwacht op Paranal [1]. De VST is momenteel de grootste surveytelescoop die de hemel op zichtbare golflengten afspeurt, en legt Gaia’s positie aan de hemel het hele jaar door om de nacht vast.
‘De waarnemingen van Gaia vereisen een speciale waarnemingsprocedure’, legt Monika Petr-Gotzens uit, die de ESO-waarnemingen van Gaia sinds 2013 coördineert. ‘De satelliet is wat we een ‘bewegend doelwit’ noemen, omdat zij zich snel verplaatst ten opzichte van de achtergrondsterren – het volgen van Gaia is een hele uitdaging!’ ‘De VST is het perfecte hulpmiddel om de beweging van Gaia te registreren’, voegt Ferdinando Patat, hoofd van ESO’s Observing Programmes Office, daaraan toe. ‘De inzet van een van ESO’s topfaciliteiten ten behoeve van geavanceerde waarnemingen vanuit de ruimte, is een goed voorbeeld van wetenschappelijke samenwerking.’ ‘Dit is een spannende grond-ruimte-samenwerking, met behulp van een van ESO’s telescopen van wereldklasse, om de baanbrekende waarnemingen van ESA’s ‘sterrenmeter’ te verankeren’, aldus Timo Prusti, Gaia-projectwetenschapper bij ESA.
De VST-waarnemingen worden door de vluchtdynamica-deskundigen van ESA gebruikt om Gaia te volgen en de kennis van haar baan te verfijnen. Om de waarnemingen, waarbij Gaia slechts een nietig lichtstipje is temidden van heldere sterren, in zinvolle baaninformatie om te zetten is een nauwgezette kalibratie nodig. De gegevens van de tweede datarelease van zijn gebruikt om alle sterren in het beeldveld van de VST te identificeren. Zo kon de positie van de satelliet met verbluffende nauwkeurigheid – tot op 20 milliboogseconden – worden berekend. ‘Dit is een uitdagend proces: we gebruiken Gaia’s metingen van de sterren om de positie van de Gaia-satelliet te kalibreren en uiteindelijk haar metingen van de sterren te verbeteren’, legt Timo Prusti uit.
‘Na zorgvuldige en langdurige gegevensverwerking hebben we nu de nauwkeurigheid bereikt die nodig is om de waarnemingen van Gaia vanaf de grond te gebruiken voor de bepaling van haar baanbeweging’, zegt Martin Altmann, leider van de Ground Based Optical Tracking (GBOT)-campagne van het Zentrum für Astronomie van de Universität Heidelberg, Duitsland. De GBOT-informatie zal worden gebruikt om onze kennis van Gaia’s baan te verbeteren, niet alleen voor toekomstige waarnemingen, maar ook voor alle alle gegevens die in voorgaande jaren vanaf de aarde zijn verzameld, wat weer tot verbetering leidt van toekomstige datareleases.
Noten
[1] Deze samenwerking tussen ESO en ESA is slechts een van de gezamenlijke projecten die hebben geprofiteerd van de expertise van beide organisaties op het gebied van de astronomie en de astrofysica. Op 20 augustus 2015 hebben de directeuren-generaal van ESA en ESO een samenwerkingsovereenkomst ondertekend om hun onderlinge synergie middels projecten als dit te faciliteren.
Meer info
Om de uitwisseling tussen astronomie-gerelateerde ruimtemissies en op de grond gestationeerde faciliteiten, alsook tussen hun respectievelijke gemeenschappen te bevorderen, bundelen ESA en ESO hun krachten om een reeks internationale astronomische bijeenkomsten te organiseren. De eerste gezamenlijke ESA-ESO-workshop zal in november 2019 bij ESO worden gehouden. En voor de tweede workshop, die in 2020 bij ESA zal plaatsvinden, kunnen momenteel voorstellen worden ingediend. ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili en strategisch partner Australië. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.Het Europese ruimteagentschap ESA is Europa’s toegangspoort tot de ruimte. Het heeft als missie de ontwikkeling van Europa’s ruimtevaartcapaciteit vorm te geven en ervoor te zorgen dat investeringen in de ruimte voordelen blijven opleveren voor de burgers van Europa en de rest van de wereld.
ESA is een internationale organisatie met 22 lidstaten. Door de financiële en intellectuele middelen van zijn leden te coördineren, kan het agentschap programma’s en activiteiten organiseren die ver buiten het bereik van de afzonderlijke Europese landen liggen.
ESA’s Gaia-satelliet is in 2013 gelanceerd om de meest nauwkeurige driedimensionale kaart van meer dan een miljard sterren in de Melkweg te maken. De missie heeft tot nu toe twee porties gegevens opgeleverd: Gaia Data Release 1 in 2016 en Gaia Data Release 2 in 2018. In komende jaren zullen meer releases volgen.
