Het zichtbare universum, waargenomen door Gaia. Credits ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
Waar zijn we ? Deze misschien triviale, kleinschalige vraag krijgt op melkwegstelsel een andere betekenis. De Europese missie Gaia brengt meer dan een miljard sterren die ons in de Melkweg omringen in kaart en categoriseert ze .
De catalogi vormen een absoluut unieke referentie.
Op de schouders van Hipparcos
Op basis van een Frans voorstel verzamelde de Hipparcos-telescoop tussen 1989 en 1993 de positie en beweging van meer dan 118.000 sterren rond het zonnestelsel. Deze ESA-missie bleek bijzonder nuttig, aangezien het het mogelijk maakte om in 1997 een volledige cartografie (een "catalogus") van ons kleine hoekje van het universum te publiceren. Dit is een vak apart. , astrometrie, die de posities, radiale en absolute snelheden van sterren registreert. Hierdoor kan onderzoek begrijpen hoe onze melkweg werd gevormd, wanneer, onder welke omstandigheden, hoe oud de sterren om ons heen zijn, en hun verleden en zelfs hun toekomst bepalen.
En dan nog zonder de technische vooruitgang van Hipparcos te tellen: het bepalen van de positie van een ster is geen triviale oefening. Meer dan 100 onderzoekers werkten aan bijna een terabyte aan onbewerkte gegevens, een echte meevaller voor die tijd. Maar aan het einde van Hipparcos duikt het idee op van een nieuwe missie om verder te gaan. De Europeanen (en met name de Fransen die het project hebben uitgevoerd) hebben een nieuwe maatstaf opgesteld. De Verenigde Staten stellen hun eigen missie voor met de naam SIM: het is tijd om te handelen en te werken aan een project dat verder gaat, veel verder dan Hipparcos.
Deze keer proberen we … een miljard sterren in kaart te brengen.
De Gaia-telescoop onder zijn pet. Het kunstwerk toont een gemeenschappelijk verlangen om de sterren te gaan ontdekken … Credits ESA / M. Pedoussaut
Een heel bijzondere telescoop …
Gaia was geboren. Dit is nog maar een dossier met een doel en een naam, "Global Astrometric Interferometer for Astrophysics", die gebruikt zal blijven worden omdat het goed klinkt … zelfs als de interferometrische techniek niet gebruikt zal worden. De missie, die enige tijd nodig heeft om goed gedefinieerd te worden, omvat eigenlijk twee telescopen die de sterren zullen observeren onder een vaste hoek tussen hen in, van 106,5 graden. Tegelijkertijd draait Gaia zichzelf aan (één graad per minuut, of één omwenteling in zes uur) en mag nooit in de richting van de zon wijzen: hij wordt onder een hoek van 45 ° geplaatst. Het draait ook als gevolg van precessie en voltooit een volledige cirkel in 63 dagen. Dankzij dit orbitale mechanisme kan elke ster die door telescopen kan worden gedetecteerd, tussen de 70 en 80 keer worden waargenomen tijdens de 5 jaar van de geplande missie.
Voorbereiding van het optische gedeelte van de telescoop. Airbus DS / Astrium-tegoedenMaar aan deze ruimtelijke geometrie voor metingen moeten we mechanische beperkingen toevoegen: het is niet eenvoudig om twee telescopen en drie meetinstrumenten (een astrometer voor de hoekpositie, een fotometer voor de lichtsterkte en een spectrometer om de radiale snelheid van sterren te meten) te plaatsen. ) op een ruimtevoertuig. Waarop elk element ook rust op een buitengewone stabiliteit: de minste trilling zou de metingen van slechte kwaliteit maken. Aan alle voorwaarden moet mechanisch, elektrisch en wetenschappelijk worden voldaan. Zo is de structuur gemaakt van siliciumcarbide, wordt de instrumentenset gekoeld tot -110 ° C en wordt een groot uitvouwbaar zonnevizier geplaatst om te voorkomen dat de zonnestralen de kwetsbare CCD-cellen van de sensoren vernietigen.We moeten de uitdaging van gegevensverwerking toevoegen: het is onmogelijk om de ruwe metingen naar de aarde te repatriëren. Gaia zal 7 computers insluiten die in staat zijn om de positie van 10.000 sterren per seconde te verwerken, waardoor valse detecties worden geëlimineerd, enz.
Een reis op 1,5 miljoen kilometer afstand
De missie, die al duur is tijdens de ontwerpfase, wordt toevertrouwd aan Astrium, nu Airbus Defence and Space. Om de meetomstandigheden ideaal te maken, wordt de telescoop naar het Lagrange Earth-Sun L2-punt gestuurd, 1,5 miljoen kilometer verderop. Een goed astronomisch idee, maar een technische uitdaging! De missie, die te kampen heeft met budgettaire beperkingen, maar ook met last-minute zorgen (zoals de vervanging van defecte transponders), gaat op 19 december 2013 van start met Sojoez van het Guyanese Space Center. De reis naar zijn bestemming zal voorkomen dat sommige teams met Kerstmis naar hun families terugkeren … vooral omdat er tijdens deze periode bezorgdheid over strooilicht wordt ontdekt, waarschijnlijk een minuscule reflectie vanwege een paar ijsdeeltjes in de telescoop zelf. .
De Gaia-telescoop tijdens zijn voorbereiding in het Guyanese Space Center. Credits ESA / M.Pedoussaut / 2013
Gelukkig laten de eerste metingen na de aankomst op 8 januari op het Lagrange Terre-Soleil L2-punt zien dat de impact op de metingen laag zal zijn en dat de rest van de telescoop even efficiënt is als verwacht. De zonneklep met een diameter van 10 meter is goed uitgevouwen, de datalink is perfect en … de meetnauwkeurigheid is absoluut verbluffend. De gemeten positie van de sterren overschrijdt 7 microboogseconden na verschillende metingen, d.w.z. 0,000000009 foutgraad! Toen in juli 2014 de eerste wetenschappelijke campagne begon, wisten de wetenschappelijke teams dat ze een uniek instrument in handen hadden.
Bouw de dikste catalogus
Duizeligheid van het datavolume: elke dag wordt 40 GB aan data teruggestuurd naar de aarde, inclusief de positie van ongeveer 40.000 sterren! Om deze informatie om te zetten in zuivere gegevens over positie, relatieve en absolute snelheid en classificatie van sterren op basis van hun kleur, zijn volledige datacenters nodig. Een aanzienlijk deel van de eindfactuur voor de missie (ongeveer 750 miljoen euro alles inbegrepen) is ook opgedragen aan de DPAC, het "Data Processing and Analysis Consortium", dat ongeveer vijftien landen en centra in Toulouse, Cambridge, omvat. , Genève, Turijn, Barcelona en Madrid. De eerste "DR1" -catalogus is gebaseerd op iets meer dan een jaar observatie en zorgt nu al voor een revolutie in het veld: de positie van 1,1 miljard sterren,hun helderheid (grootte) en verplaatsingsinformatie voor meer dan 2 miljoen van hen. Astrometrie is zojuist met een factor 100 vooruitgegaan.
Minder dan twee jaar later bracht het consortium het publiek op 25 april 2018 samen voor de DR2-catalogus, de meest precieze tot nu toe. Het is gebaseerd op 22 maanden observatie, waardoor de telescoop dezelfde sterren keer op keer kon observeren en daarom zijn metingen verder kon verfijnen. Door de meetruis op een steeds fijnere manier te verwerken, onthullen de metingen nieuwe sterren. De catalogus is enorm, en voor iedereen toegankelijk: 1,6 miljard sterren staan op de lijst, waarvan 1,3 miljard met hun beweging. Meer dan 7 miljoen sterren zijn zo nauwkeurig gemeten dat we hun absolute bewegingssnelheid kennen. Deze onderzoeken zullen het mogelijk maken om de grootste 3D-cartografie van ons deel van de melkweg te maken. Hierdoor ontstond een echt wetenschappelijk reservoir, waarvan vandaag alleen de top van de ijsberg is.hui studeerde. We ontdekten daar een oude sterrenkwekerij die genoeg verstoringen kon veroorzaken om onze eigen zon te creëren, een dwergstelsel dat lang geleden door ons werd geabsorbeerd … Maar ook om de rotatie van de "takken" van onze Melkweg te controleren, of analyseer de verhouding van de verschillende soorten sterren die erin leven. Het detecteert zelfs sterren die uit onze melkweg "vluchten", terwijl andere na miljoenen jaren reizen binnenkomen.Het detecteert zelfs sterren die uit onze melkweg "vluchten", terwijl andere na miljoenen jaren reizen binnenkomen.Het detecteert zelfs sterren die uit onze melkweg "vluchten", terwijl andere na miljoenen jaren reizen binnenkomen.
En zelfs enkele bonussen …
Door licht te verzamelen, is Gaia niet verantwoordelijk voor het onderscheiden van de planeten van de andere elementen die ze meet. Plots legt het ook de passage van verschillende kometen vast, zelfs donkere asteroïden, en sterrenstelsels en sterrenhopen die verder weg zijn dan de grenzen van de Melkweg. Meer dan 14.000 objecten in ons zonnestelsel werden al gedetecteerd in DR2 … En we weten al dat dit aantal is gestegen voor DR3, de nieuwe catalogus die op 3 december 2020 aan het publiek zal worden onthuld. verwacht niet per se veel meer sterren, maar een grotere meetnauwkeurigheid.
Terwijl sommigen zich nu al afvragen (zelfs als de missie ongetwijfeld zal worden verlengd tot 2022) wat de opvolger van Gaia zou kunnen zijn, zijn de gepubliceerde catalogi nog niet en verreweg volledig benut. Ze werden in 2018 op experimentele basis gebruikt om bijvoorbeeld Triton, de maan van Neptunus, te observeren in afwachting van een van de talloze sterren die door Gaia in kaart zijn gebracht. Een goudmijn die nog moet groeien …
