Nu har rumteleskopet Gaia kortlagt Mælkevejen i 3D
Mere end 1,3 milliarder stjerner har fået målt deres position i tre dimensioner, deres bevægelse hen over himlen og deres farve i den hidtil mest præcise opmåling af vores galakse.

Med data fra Gaia kan astronomerne 'zoome ind' på enkelte grupper af stjerner. Her er det stjernehoben hyaderne, der kan ses fra alle sider. Stjernernes bevægelser kan også følges. (Video: ESA)

Det europæiske rumteleskop Gaia er i fuld gang med at kortlægge vores galakse, og nu er en stor milepæl nået. Gaia har nemlig målt lysstyrke, position på himlen, afstand og bevægelse hen over himlen for mere end en milliard af Mælkevejens stjerner.

Et kolossalt katalog over himmellegemerne er netop blevet frigivet, fremgår det af en pressemeddelelse fra den europæiske rumorganisation ESA.

Historien kort
  • Med nye data fra rumteleskopet Gaia har astronomerne fået det hidtil bedste kort over Mælkevejen.
  • Kortlægningen af langt over en milliard himmellegemer giver overblik over galaksens form og historie.
  • I de kommende uger vil astronomerne skrive snesevis af videnskabelige artikler baseret på de nye data. Og der er flere data på vej i de kommende år.

Nu er en ganske stor del af Mælkevejen kortlagt i tre dimensioner, og hundredvis af astronomer har ventet på databasen med længsel. Nu kan de gå i gang med at analysere de mange informationer.

»Man vil kunne kigge på grupper af stjerner på alle mulige leder og kanter. Nogle af dem vil skille sig ud, fordi de har en speciel hastighed, placering eller farve,« siger Kristian Pedersen, der er astrofysiker og direktør for Institut for Rumforskning og Rumteknologi på Danmarks Tekniske Universitet (DTU Space).

»Når man går det igennem systematisk, vil der dukke overraskelser op, der kan fortælle noget om Mælkevejen, vi ikke vidste på forhånd. Der kommer sikkert også helt uventede opdagelser, som ingen havde forventet, da vi sendte Gaia-satellitten op.«

Et bjerg af stjernedata

Hele 1.331.909.727 objekter – langt størstedelen stjerner – er blevet præcist opmålt. Det er noget af en bedrift, for førhen kendte astronomerne kun positioner, afstande og bevægelser for et par millioner stjerner.

Hvis man printede alle informationer ud på A4-ark med data om 100 stjerner på hvert ark, ville papirbunken blive mere end en kilometer høj. Det er nok meget godt, at databasen er digital.

Mælkevejen

De mange data fra Gaia kan sættes sammen til et stort farvefoto af stjerner, gas og støv i vores galakse. Vores to nabogalakser, de magellanske skyer, ses også. (Foto: ESA)

Astronomerne kender nu også farven på 1,38 milliarder stjerner og overfladetemperaturen for 161.497.595 af dem. Desuden er radius for 76.956.778 stjerner blevet målt.

Yderligere 361.009.408 himmellegemer lyser så svagt, at det kun er lykkedes at måle lysstyrke og position på himlen, men det er trods alt også noget.

Det er ikke kun stjerner, Gaia har registreret. Rumteleskopet leverer også data for 14.099 objekter i Solsystemet – langt de fleste asteroider.

Desuden er mere end en halv million kvasarer – de kraftigt lysende centre af fjerne galakser – blevet registreret.

Nyt syn på Mælkevejen

ESA har gjort alle disse data tilgængelige for alverdens astronomer, som nu kan dykke ned i dem og finde nye information om vores galaktiske hjem. Selvom det er under en procent af Mælkevejens stjerner, der nu er blevet studeret af Gaia, er det rigeligt til at give et helt nyt syn på galaksen.

Her kan man se banerne for de cirka 14.000 asteroider, som Gaia har fulgt. (Video: ESA)

Vi kan ikke se Mælkevejen udefra, fordi vi selv er en del af den. Men med de nye data bliver det langt nemmere at finde ud af, hvordan vores galakse egentlig ser ud, hvad den rummer af stjerner i forskellige størrelser og farver, og hvordan stjernerne kredser rundt om galaksens centrum.

Astronomerne vil kunne finde ud af, om det er korrekt, at Mælkevejen er en bjælkegalakse med to spiralarme gående ud fra hver side af en central bjælke. Det er det bedste bud i dag, men ikke nødvendigvis rigtigt.

Galaksens historie kan skrives

Med kendskab til galaksens nuværende udseende og stjernernes bevægelser kan astronomerne skrue tiden tilbage og få en idé om Mælkevejens udvikling, fortæller Kristian Pedersen:

»Det nye er netop, at vi kan kigge på dynamikken af stjernerne – de ingredienser, som Mælkevejen er bygget af. Det giver os en unik mulighed for at kigge på Mælkevejens historie.«

»Vi kan se, hvordan stjernerne har flyttet sig, og så kan vi ekstrapolere bagud i tiden eller for den sags skyld fremad i tiden.«

I denne 3D-video baseret på Gaia-data er stjernernes bevægelser 100.000 gange større, end de er i virkeligheden – bare for at vise princippet. (Video: ESA)

Vores galakse har haft besøg

Det kan for eksempel føre astronomerne på sporet af fortidens galaksesammenstød, fortsætter Kristian Pedersen:

»Vi vil se grupper af stjerner, der stammer fra galakser, der er blevet opslugt af Mælkevejen. Dem kan vi nu studere i hidtil uset detaljeringsgrad.«

I de nye data kan astronomerne allerede nu se overraskende mønstre i bevægelser for stjerner i Solens galaktiske nabolag, som må skyldes påvirkninger fra en anden galakse.

Sandsynligvis kommer der tillige nye erkendelser om fordelingen af mørkt stof i galaksen. Bevægelserne af 12 dværggalakser, der kredser om Mælkevejen, kan også følges.

Ifølge den svenske astronom Lennart Lindegren kan vi forvente i omegnen af 100 nye videnskabelige artikler baseret på Gaia-data i løbet af de kommende uger, fremgår det af en artikel på Nature.com.

Rumteleskop kigger som vores øjne

Gaia har været i stand til at få data for så mange stjerner, fordi teleskopet er udstyret med et fantastisk kamera og kan måle vinkler med en ufattelig høj præcision, der svarer til seks milliardtedele af en grad. Hvis teleskopet stod på Jorden og blev rettet mod Månen, kunne det registrere størrelsen af en astronauts tommelfingernegl.

Gaia

Rumteleskopet Gaia rummer et digitalkamera på 938 megapixels – det største, der er sendt ud i rummet. (Illustration: ESA/ATG medialab)

Hvis du strækker din arm ud og holder din lillefinger op, vil neglen cirka dække en kvadratgrad af himlen. Gaias kamera, der har en imponerende opløsning på 938 megapixel, kan registrere helt op til 750.000 stjerner på sådan et lille område af himlen.

Hvis du kigger ud af vinduet og skiftevis lukker dit højre og dit venstre øje, vil du hurtigt opdage, at der er forskel på, hvad dine to øjne ser. Det skyldes, at øjnene er placeret nogle centimeter fra hinanden. Når et objekt observeres fra to forskellige steder, ændres objektets tilsyneladende position – et fænomen, der kaldes parallakse.

Vores stereosyn gør det lettere for os at bedømme afstande ved hjælp af parallakse-metoden, og det er samme metode, Gaia bruger til at måle afstanden til stjernerne.

Mange billeder af himlens stjerner

I stedet for at have to øjne tager Gaia billeder fra forskellige steder i sin bane. Den kredser rundt halvanden million kilometer fra Jorden i retning væk fra Solen. Der er forskel på, hvor stjernerne befinder sig på billeder taget fra den ene side af Solen og på billeder taget et halvt år efter fra den anden side af Solen.

Hvis forskellen er stor nok til, at den kan måles, kan parallaksen bruges til at beregne afstanden til stjernerne.

Tycho Brahe viste vejen

Den berømte danske astronom Tycho Brahe var den første, der leverede et omfattende katalog over himlens stjerner baseret på videnskabelige undersøgelser. Et katalog med positioner og lysstyrke for 1.004 stjerner var klar i 1598.

Tycho Brahe måtte nøjes med sine gode øjne, for teleskopet var endnu ikke opfundet. Med datidens teknik var det umuligt at måle parallakser, så han kunne ikke bedømme afstanden til stjernerne.

Nu er det jo også muligt, at en stjernes position på billederne ændrer sig, fordi den rent faktisk har flyttet sig, og ikke bare fordi den er fotograferet fra forskellige vinkler. Så Gaia tager mange billeder af hver stjerne, så astronomerne både kan udregne afstande og bevægelser for dem.

Det bliver til cirka 70 billeder af hvert område af himlen i løbet af den femårige mission. De foreløbige data, der netop er frigivet, er indsamlet mellem 25. juli 2014 og 23. maj 2016, altså igennem 22 måneder, så astronomerne kan altså forvente endnu bedre data i løbet af de kommende år.

Kan også finde exoplaneter

I øvrigt forventes det, at missionen bliver forlænget med mindst et par år. Den tredje omgang datafrigivelser kommer sidst i 2020, og her får vi også en opgørelser over, hvor mange af stjernerne, der er systemer med to eller flere stjerner.

Det endelig Gaia-katalog over himlens stjerner bliver først klar engang senere i 2020'erne – tidligst i slutningen af 2022.

Her kommer vi op på præcise målinger af næsten to milliarder stjerner plus en liste med tusindvis af stjerner, der tilsyneladende omkredses af planeter. Ved at måle stjernernes bevægelser helt præcist kan Gaia nemlig se, om de har planeter omkring sig.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.