Gaia: ESAs rymdobservatorium som kartlägger Vintergatan i 3D

Upptäck Gaia: ESAs banbrytande rymdobservatorium som skapar en exakt 3D-karta över Vintergatan och kartlägger miljarder stjärnors positioner och rörelser.

Gaia är ett rymdobservatorium. Det lanserades av Europeiska rymdorganisationen (ESA) den 19 december 2013. Uppdraget syftar till att sammanställa en 3D-rymdkatalog med cirka en miljard astronomiska objekt. Gaia utgör ett stort steg framåt jämfört med tidigare kartläggningar genom att kombinera mycket noggranna positionsmätningar med fotometri och spektroskopi för ett enormt antal objekt.

Den kommer att studera ungefär 1 procent av Vintergatans befolkning. Det är en efterföljare till Hipparcos-uppdraget och ingår i ESA:s långsiktiga vetenskapliga program Horizon 2000 Plus. Gaia kommer att övervaka var och en av sina målstjärnor cirka 70 gånger under en femårsperiod. Genom upprepade mätningar förbättras noggrannheten för position, parallax och egenrörelse (proper motion).

Instrument och mätningar

Gaia har en avancerad instrumentuppsättning som tillsammans levererar tredimensionell information och fysiska egenskaper hos stjärnorna:

• Astrometri: två optiska teleskop med ett gemensamt stort CCD-fokalfält mäter positioner och rörelser med mycket hög precision. Instrumentet gör det möjligt att bestämma parallaxer och egenrörelser.
• Fotometri (BP/RP): ett blått (BP) och ett rött (RP) spektralt fotometerinstrument ger lågupplösta spektrala data som används för att bestämma ljusstyrka, temperatur och andra fotometriska parametrar.
• Radial Velocity Spectrometer (RVS): en högreupplöst spektrograf som mäter radiell hastighet (rödförskjutning) för ljusstarkare stjärnor, vilket kompletterar astrometrin till full tredimensionell rörelseinformation.

Tekniskt har Gaia ett mycket stort fokalfält bestyckat med över hundra CCD-sensorer och totalt omkring en miljard pixlar i bildplanet, vilket möjliggör övervakning av stora delar av himlen i varje genomgång. Grundvinkeln mellan teleskopen är ungefär 106,5° och satelliten snurrar kontinuerligt med en rotationsperiod på några timmar för att svepa hela himlen flera gånger under uppdragets livstid.

Vad kartläggningen ger för vetenskap

Gaia kommer att skapa en extremt exakt tredimensionell karta över stjärnor i Vintergatan och kartlägga deras rörelser. Dessa data är en produkt av Vintergatans ursprung och senare utveckling. De spektroskopiska mätningarna kommer att hitta de fysiska egenskaperna hos varje observerad stjärna, deras ljusstyrka, temperatur, gravitation och elementarsammansättning. Avstånd till cirka 20 miljoner stjärnor kommer att mätas genom årlig parallax.

Den massiva stjärnräkningen kommer att ge grundläggande observationsdata. Med hjälp av dessa data hoppas astronomerna kunna ta itu med en rad viktiga problem, t.ex. vår galaxs ursprung, struktur och utvecklingshistoria. Ett stort antal kvasarer, galaxer, extrasolära planeter och kroppar i solsystemet kommer att mätas samtidigt. Resultaten används också för att:

• kartlägga stjärnhopar, stjärnströmmar och tecken på tidigare sammanslagningar mellan Vintergatan och mindre galaxer,
• förbättra vår kunskap om mörk materia genom att bestämma stjärnors rörelser och massfördelning,
• finputsa den kosmiska avståndsskalan och därmed bidra till bättre mått på universums expansion,
• upptäcka nya variabla stjärnor, supernovor och snarare sällsynta fenomen som hyperhastighetsstjärnor,
• förbättra den internationella referensramen för positionsbestämning (ICRS) med hjälp av avlägsna kvasarer.

Bana, drift och status

Gaia sköts upp med en Soyuz-raket från Guiana Space Centre (GSC) i Franska Guyana. Den befinner sig i en Lissajous-bana runt den lagrangska punkten _{L2 mellan} solen och jorden. I denna bana ligger satelliten ungefär 1,5 miljoner kilometer från jorden och kan observera stora delar av himlen utan Jordens intrång i synfältet. Uppdraget planerades ursprungligen för minst fem år men har fått förlängningar och fortsätter att samla data under förlängd driftstid.

Datautgåvor och resultat

Gaia släpper sina data i kalibrerade datautgåvor som görs tillgängliga för astronomer världen över. Tidiga utgåvor innehöll redan stora genombrott, t.ex. miljontals parallax- och egenrörelsedata, fotometriska parametrar och radialhastigheter för ett stort antal stjärnor. Varje ny utgåva har både ökat antalet objekt och förbättrat noggrannheten.

Precisionen varierar med stjärnljusstyrkan: för de ljusaste stjärnorna kan positions- och parallaxfel vara ner till några tiotals mikrobågsekunder (μas), medan svagare objekt har större osäkerhet. Kombinationen av positioner, egenrörelser och radiella hastigheter ger för första gången så konsekventa tredimensionella rörelsemätningar för stora delar av Vintergatan.

Praktisk användning och tillgänglighet

Gaia-data används av professionella astronomer, amatörastronomer och andra forskare för en mängd olika studier. Data är öppet tillgängliga via ESA och olika astronomiska arkiv, vilket möjliggör nya upptäckter långt efter att mätningarna gjorts. Resultaten från Gaia kommer att prägla vår förståelse av Vintergatan under decennier framöver.

I april 2018 hade den mätt ungefär en miljard stjärnor och andra objekt. Sedan dess har flera större datautgåvor publicerats som successivt utökat både antalet katalogiserade objekt och mängden information per objekt, vilket lett till många publicerade vetenskapliga upptäckter och nya forskningsfält inom galaktisk astronomi.

Frågor och svar

F: Vad är Gaia?

F: Vad är Gaias uppdrag?

F: Hur lång tid kommer det att ta för Gaia att övervaka varje målstjärna?

F: Vilka uppgifter tillhandahåller Gaia?

F: Vad hoppas astronomerna kunna uppnå med dessa data?

Sök med bokstav