Op 13 juni 2022 kondigde het Europees Ruimteagentschap (ESA) het meest gedetailleerde overzicht van onze Melkweg tot nu toe aan. De derde data release van de Gaia satelliet biedt een schat aan informatie over de sterren en andere hemellichamen die samen onze Melkweg vormen. Belgische astronomen hebben bijgedragen aan het Europese consortium dat deze catalogus ter beschikking stelt. Het onderzoek zal ons in staat stellen nieuwe asteroïden, dubbelsterren en "sterbevingen" te vinden en nieuwe inzichten te verwerven in ons Melkwegstelsel.
De Gaia-satelliet brengt sinds 2014 de hemel in kaart, en op die kaart staan sterren die een miljoen keer zwakker zijn dan met het blote oog kan worden waargenomen. Gaia heeft uitzonderlijk nauwkeurige afstanden gemeten tot bijna 2 miljard sterren, en heeft gemeten hoe snel en in welke richting de sterren door de ruimte bewegen terwijl ze rond het centrum van onze Melkweg draaien.
De derde data release van Gaia voegt een volledig nieuwe dimensie toe aan deze eerdere resultaten. Met behulp van de spectroscopische informatie die Gaia heeft verzameld, hebben astronomen de temperaturen, de massa's en de leeftijden van de sterren bepaald. Ook de snelheid waarmee sterren naar ons toe of van ons af bewegen is bepaald, evenals hun chemische samenstelling. Gedetailleerde informatie over sterren die in de loop van de tijd variëren in helderheid (‘sterbevingen’), of sterren die deel uitmaken van een dubbelstersysteem, is een ander belangrijk onderdeel van de gepubliceerde gegevens. Daar blijft het niet bij, want Gaia ziet ook objecten die veel dichterbij zijn dan de sterren van de Melkweg, zoals asteroïden in het zonnestelsel. Anderzijds, heeft Gaia veel verder weg miljoenen melkwegstelsels en quasars buiten onze Melkweg waargenomen.
De gespecialiseerde expertise van Belgische onderzoekers speelde een belangrijke rol in het Europese consortium dat de enorme hoeveelheid aan Gaia gegevens analyseerde. Astronomen van de KU Leuven, de Koninklijke Sterrenwacht van België, de Université libre de Bruxelles, de Universiteit Antwerpen en de Université de Liège hebben allemaal aan dit werk bijgedragen. De Belgische deelname aan de Gaia-missie is mogelijk gemaakt door financiering van het Belgisch Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO) via het PRODEXprogramma van ESA.
Belgische bijdragen aan Gaia
KU Leuven
Aan het Instituut voor Sterrenkunde hier aan de KU Leuven leiden we een werkgroep die verantwoordelijk is voor de classificatie van variabele sterren die door Gaia zijn gedetecteerd. We richten ons in het bijzonder op sterren die kleine helderheidsvariaties vertonen als gevolg van radiële en niet-radiële oscillaties, ook wel 'sterbevingen' genoemd", zegt Joris de Ridder, onderzoeker van het Gaiaproject aan de KU Leuven. Een van de verrassende ontdekkingen die uit de nieuwe gegevens naar voren komt, is dat Gaia in staat is om verschillende soorten sterbevingen te detecteren. "Sterbevingen leren ons veel over sterren, met name over hun interne fysica en chemie. Gaia opent een goudmijn voor nieuwe 'ensemble asteroseismologie' van massieve sterren," zegt KU Leuven-astronoom en 2022 Kavli-laureaat in Astrofysica Conny Aerts, "waarbij zelfs sterbevingen worden gedetecteerd in veel sterren waar er geen waren voorspeld!”
Koninklijke Sterrenwacht van België
De Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB) heeft zijn expertise gebruikt om de spectra te analyseren die door de Gaia-satelliet zijn verzameld. "De derde Gaia Data Release betekent een echte doorbraak in de karakterisering van de sterren van onze Melkweg, vooral voor de jongste, heetste en verste sterren", zegt Dr. Yves Frémat. De wetenschappers van de KSB hebben ook bijgedragen aan de bepaling van de snelheid in de gezichtslijn van een ongeëvenaard aantal van 33 miljoen sterren. Dr. Alex Lobel merkt op: "Deze gegevens leveren langverwachte fundamentele informatie voor nieuwe en belangrijke ontdekkingen in de komende jaren over de galactische structuur en evolutie". De KSB draagt ook bij aan de gegevensverwerking van asteroïden. Het huidige Gaia archief bevat ongeveer 20 miljoen nauwkeurige posities van meer dan 150 000 asteroïden. "Nooit eerder hadden we zulke nauwkeurige banen voor zoveel asteroïden", zegt Dr. Thierry Pauwels, die werkt aan de software om de positie van asteroïden te bepalen.
ULB
Deze derde datapublicatie van Gaia is een langverwacht en opwindend moment voor de ULB wetenschappers die zich met de Gaia verwerking van nietenkelvoudige sterren bezighouden. Deze sterren komen voor de eerste keer voor Pagina 2 / 14 in het data-archief, met de eigenschappen van 86 921 eclipserende dubbelsterren (sterren waarvan de helderheid varieert omdat de tweede component het licht van tijd tot tijd blokkeert). Het archief bevat ook 134 598 astrometrische dubbelsterren (die we kunnen detecteren omdat de tweede component de beweging door de ruimte verstoort), wat zo maar 50 keer meer is dan het aantal astrometrische dubbelsterren dat we tot nu toe kenden. “In enkele jaren tijd heeft Gaia veel beter gedaan dan wat de astronomie vanaf de aarde heeft kunnen doen in twee eeuwen”, zegt Christos Siopis die de analyse van de eclipserende dubbelsterren leidt. “Het plezier van deze dag wordt helaas overschaduwd door het tragisch overlijden van onze collega Dimitri Pourbaix, die tot november 2021 de Belgische PI van Gaia was, en die de wetenschappelijke resultaten van zijn decennia-lange inspanning nooit zal zien.”
ULiège
Onderzoekers van het STAR instituut aan ULiège hebben een goed opgebouwde expertise in het bepalen van de baanparameters van dubbelstersystemen door gebruik te maken van de radiële snelheidsvariaties. Via het dopplereffect van de op en neergaande beweging van de twee sterren die om elkaar wentelen kan Gaia de schijnbare snelheden van een of beide componenten meten. Herhaalde metingen van deze radiële snelheden worden vervolgens gebruikt om de massaverhouding, de periode, de inclinatie en de excentriciteit van deze systemen te bepalen. Zo’n 200 000 dubbelsterren werden zo gevonden en bestudeerd in Gaia DR3 door de ULiège ploeg. Onze onderzoekers werken ook aan de bepaling van de roodverschuiving en de afstanden van quasars; dit zijn extreme helder extragalactische bronnen. Wegens de uitdijing van het heelal wordt de golflengte van het licht dat zij uitzenden uitgerekt voor het ons bereikt. Dit effect wordt roodverschuiving genoemd, en daardoor lijken quasars roder dan wanneer ze hun licht, vele miljarden jaren geleden, uitzonden. Gaia DR3 bevat de roodverschuiving van meer dan 6 miljoen quasar kandidaten, wat een indirecte maat van hun afstand is.
Universiteit Antwerpen
Wetenschappers van de Universiteit Antwerpen droegen bij tot het bepalen van de radiële snelheden van de sterren en hun helderheidsvariaties. "Het is fantastisch om te zien hoe we in 10 jaar zijn gegaan van de eerste simulaties van zogeheten ‘standard candles’, i.e. sterren die we gebruiken om astronomische afstanden te bepalen, tot de geweldige lichtcurves van tienduizenden van deze sterren nu" zegt Prof. Katrien Kolenberg van de Universiteit Antwerpen. "Bovendien hebben we nu voor deze sterren posities en bewegingen, een 3D-kaart. Ik voel me een ruimtedetective die net een nieuwe ‘zaklamp’ heeft ontvangen - of liever tienduizenden! - om de geschiedenis en toekomst van onze Melkweg te onthullen.” Prof. Marc David merkt op “Astronomische dataverwerking is zo’n beetje als een archeologische opgraving: je moet door een hoop rommel heen voordat je iets waardevols vindt, maar het resultaat is bijna altijd de inspanning waard.”
Bron: Koninklijke Sterrenwacht van België
