Gaia ziet alles

De nieuwe telescoop Gaia overtreft alle voorgangers, vooral in precisie en dekking. 'Straks zien we van elke ster welke baan zij beschrijft.'

AMSTERDAM - Stel dat er een ruimtetelescoop bestond die vanaf de Dom in Utrecht een euromunt kan onderscheiden op de Burj Khalifa, de hoogste toren ter wereld in Dubai. Daar zouden sterrenkundigen hun vingers bij aflikken, niet? Valt mee. Eind jaren tachtig bestond zo'n telescoop al: Hipparcos. Deze sonde heeft destijds 100 duizend sterren van de Melkweg in kaart gebracht.


Nu is er Gaia, die vandaag gelanceerd wordt. Deze sterrenobservatiesatelliet kan vanuit Utrecht dezelfde euro onderscheiden, maar dan als-ie op de maan ligt, zegt sterrenkundige Anthony Brown van de Universiteit Leiden.


Gaia is in alles de overtreffende trap van Hipparcos: hij ziet tienduizend keer meer sterren en is honderd keer nauwkeuriger. De komende vijf jaar gaat de Europese sonde een miljard sterren in de Melkweg in kaart brengen. 'Het is bijna onmogelijk wat Gaia kan', zegt Leidse collega-sterrenkundige hoogleraar Simon Portegies Zwart. 'Het is niet eens de hoeveelheid sterren waar we opgewonden van raken, maar vooral de precisie en de dekking.' De nieuwe sterrenkaart zal nauwelijks selectie-effecten kennen, zegt Portegies Zwart. 'Nu zien we bijvoorbeeld zwakke sterren niet. We zijn min of meer beperkt tot sterren die zeer helder zijn, of zwakke die dichterbij staan.' Gaia ziet alles.


'Deze telescoop kan sterren waarnemen tot magnitude 20, 400 duizend keer zwakker dan wat je met het blote oog kunt zien', zegt Brown. Sterren tot 30 duizend lichtjaar weg worden gespot, waardoor Gaia diep in de Melkweg kan kijken.


Doordat de sonde in een baan om de zon draait, kan met de parallaxmethode worden bepaald hoe ver de sterren van de aarde af staan. 'Een methode die al sinds de 19de eeuw wordt toegepast in de sterrenkunde', zegt Brown. Alleen gebeurt het nu met ongekende precisie. Nieuw is dat Gaia ook meet hoe snel de sterren bewegen, doordat elk half jaar gekeken wordt hoe ze zich hebben verplaatst. Hierdoor kan hun baan worden bepaald.


'Een revolutie', zegt Portegies Zwart. 'Een vak als galactische dynamica zal radicaal veranderen.' Nu worden banen van sterren berekend met ingewikkelde differentiaal- en integraalberekeningen. 'Straks zien we van elke ster welke baan zij beschrijft.'


Brown en Portegies Zwart verwachten nieuwe sterren te ontdekken, exoplaneten, en supernova's en sterren die in zwarte gaten verdwijnen. Gaia kan die tijdelijke fenomenen direct doorgeven, doordat de sonde een snelle draadloze verbinding met de aarde heeft.


Het uiteindelijke doel is een 3D-kaart van de Melkweg, een 'volkstelling' van het sterrenstelsel. Met die informatie kun je alle kanten op, zegt Brown. Bijvoorbeeld het ontdekken van de ontstaansgeschiedenis van de Melkweg. 'We denken dat hij voortkomt uit een samenklontering van kleine sterrenstelsels', aldus de Leidse sterrenkundige. Op basis van de bewegingen die Gaia zal waarnemen, zijn astronomen straks in staat een reconstructie te maken. 'Gebeurde die samenklontering vlak na de oerknal? Of geleidelijk? Of is het iets van de afgelopen miljard jaar?' Als straks de banen bekend zijn, kun je de tijd terugdraaien en precies uitrekenen waar elke ster vandaan komt.


Het is de droom van mijn generatie sterrenkundigen, zegt Portegies Zwart, die op basis van de data van Gaia te weten hoopt te komen wie de broertjes en zusjes van de zon zijn. Ook de zon is ontstaan uit zo'n cluster van sterren, die uit elkaar gedreven zijn. 'Kunnen we ze vinden? Zijn ze nog in de buurt?' Naar schatting zijn er zo'n duizend tot vijfduizend broertjes van de zon. 'Met Gaia kunnen we ze vermoedelijk zo terugvinden.'


Desondanks is Gaia's kaart straks verre van compleet: met een miljard is nog altijd maar 1 procent van de sterren uit de Melkweg in kaart gebracht. 'Het is nog steeds een beetje alsof je naar het Concertgebouw gaat voor een uitvoering van Mahler en het orkest maar één op de honderd noten speelt.'


Je moet dus heel slim met die data omgaan voor je er echt iets mee kunt, zegt Portegies Zwart. Er moeten nieuwe modelberekeningen komen, het enorme stuwmeer aan data dat Gaia in vijf jaar zal vullen, zal diverse keren doorgerekend moeten worden, zegt ook Brown. Dat betekent dat het jaren gaat duren voor alle ontdekkingen in de datazee zijn gedaan. In 2015 of 2016 hoopt Brown alvast een eerste catalogus van de Melkweg gereed te hebben. 'Dan hebben we een mooie kaart van de hemel met sterren tot magnitude 20, met ongeveer hetzelfde oplossend vermogen als Hubble.'


Baan om de zon


Ruimtetelescoop Gaia van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA wordt om 10.12 uur Nederlandse tijd gelanceerd vanaf Kourou, Frans Guyana. De sonde zal op anderhalf miljoen kilometer afstand van de aarde in een baan om de zon draaien. Twee telescopen met een spiegel van 1,5 meter zullen in verschillende richtingen de hemel bestuderen. Elk half jaar wordt de complete hemel in kaart gebracht, gedurende vijf jaar. Elke ster wordt ongeveer zeventig keer waargenomen, waardoor het onder meer mogelijk wordt zijn baansnelheid en baan te berekenen. In totaal worden een miljard sterren in kaart gebracht. De satelliet kan acht uur per dag verbinding leggen met de aarde. De snelheid waarmee de data worden doorgepompt varieert van 1 tot 5 megabit per seconde. De binnenstromende gegevens worden in diverse Europese datacentra verwerkt. De Leidse sterrenkundige Anthony Brown heeft hierover de leiding.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden