Rumteleskopet Gaia har fotograferet en milliard stjerner
Det europæiske rumteleskop Gaia er i fuld gang med at kortlægge Mælkevejen. Nu kan astronomerne få adgang til et kort over himlen med position og lysstyrke for mere end en milliard stjerner, og det er kun begyndelsen.
Gaia

Gaia befinder sig halvanden million kilometer fra Jorden, i retning væk fra Solen. Her har den bedst udsyn til Mælkevejens stjerner. (Illustration: ESA/ATG medialab/ESO/S. Brunier)

Gaia er i topform og leverer varen. Den europæiske rumorganisation ESA har netop frigivet de første data fra rumteleskopet, der har som mission at kortlægge vores galakse i en hidtil uset detaljeringsgrad.

Forskerne håbede, at de med Gaia kunne få informationer om en milliard af Mælkevejens stjerner.

De er godt tilfredse, for nu har de fået adgang til et kort over himlen med position og lysstyrke for 1.142.679.769 himmellegemer, langt de fleste stjerner.

»Det er da helt utroligt. Det er et af de mest fantastiske projekter,« er den umiddelbare reaktion fra astrofysiker Uffe Gråe Jørgensen, der er lektor på Niels Bohr Institutet under Københavns Universitet. Han er imponeret over disse første resultater fra Gaia, og han glæder sig til at se, hvad der kommer ud af de mange data:

»Man kan ikke sige, hvad disse målinger vil føre til. De største opdagelser vil utvivlsomt blive dem, vi ikke havde forventet. Vi kan sammenligne det med Tycho Brahes målinger, som også førte til overraskende erkendelser.«

Kun lige begyndt

En del af stjernerne var kendte i forvejen, men omkring 400 millioner af dem er aldrig set før. Og Gaia-missionen er kun lige begyndt.

Gaia Mælkevejen

Mælkevejen rummer langt over 100 milliarder stjerner, og Gaia har taget billeder af godt en milliard af dem. (Foto: ESA/Gaia-CC BY-SA 3.0 IGO)

Dette første stjernekatalog er baseret på data, der er indsamlet mellem 25. juli 2014 og 16. september 2015, og Gaia skal fortsætte med at tage billeder af himmelrummet i nogle år endnu.

»Dagens frigivelse giver os et første indtryk af de ekstraordinære data, der venter os, og som vil revolutionere vores forståelse af, hvordan stjerner er fordelt og bevæger sig i vores galakse,« som ESA's videnskabelige direktør Alvaro Giménez siger det ifølge en pressemeddelelse fra ESA.

Stjernekort i tre dimensioner

Gaia kan opfange lys, der er cirka 500.000 gange svagere, end hvad det menneskelige øje kan opfatte, og hvis teleskopet stod på Jorden og blev rettet mod en astronaut, der stod på Månen, ville man kunne skelne astronautens tommelfingernegl.

Det er denne følsomhed, der tillader Gaia at opfange lyset fra en milliard af Mælkevejens stjerner. Data fra teleskopet røber stjernernes position, og i løbet af Gaias femårige levetid vil det også vise sig, hvordan stjernerne bevæger sig på himlen.

Desuden kan forskerne bruge data fra Gaia til at udregne afstanden til mange millioner af stjernerne, og netop det er Gaias helt store styrke. Så bliver det nye kort over galaksen nemlig tredimensionalt.

Mælkevejens udseende afgøres

Rumteleskopet kan ikke bare måle positioner i tre dimensioner, men også hver enkelt stjernes lysstyrke og farve.

Det giver astrofysikerne informationer om stjernernes størrelse og alder, hvilket gør det nemmere at opklare, hvordan Mælkevejen med alle dens stjerner blev dannet, og hvordan den har udviklet sig siden.

Selv om det er under én procent af Mælkevejens stjerner, Gaia kan få øje på, vil missionen give en meget bedre forståelse af vores galakse.

Når det nye katalog er helt færdigt, vil forskerne bruge det til at få helt ny viden om Mælkevejens opbygning og historie. Vi vil blandt andet finde ud af, hvordan galaksens spiralarme og centrale udbulning i virkeligheden ser ud.

Hipparcos banede vejen

Gaia opsendelse

19. december 2013 løftede en russisk Sojuz-raket Gaia ud i rummet. (Foto: ESA/S. Corvaja)

Gaia bygger videre på den succes, som forgængeren Hipparcos opnåede.

Rumteleskopet Hipparcos blev sendt op i 1989 og sendte data ned i fire år, og nu har forskerne samkørt data fra Hipparcos og Gaia for at blive endnu klogere på 2.057.050 af himmellegemerne.

For de to millioner klareste stjerner i vores galaktiske nabolag er det ikke bare den præcise positionen på himlen, astronomerne nu kender, men også afstanden til dem og den måde, stjernerne bevæger sig på.

Rumteleskopet har også fundet 3.194 stjerner med varierende lysstyrke – såkaldte cepheider og RR Lyræ-stjerner.

De er vigtige, fordi de kan bruges til at bedømme afstande. Har man tjek på disse stjerner, kan man forholdsvis nemt udregne, hvor langt de er væk – også selv om de er i andre galakser end Mælkevejen.

Exoplaneter og asteroider kommer også i fokus

Det er ikke kun stjerner i Mælkevejen, der er detekteret af Gaia. Der er allerede registreret mere end 100 supernovaer – eksploderende stjerner – i andre galakser, og der er målt position og lysstyrke for 2.152 kvasarer. En kvasar er en ekstremt lysstærk galaksekerne, hvor lyset kommer fra stof, der opvarmes på vej ned i et kæmpemæssigt sort hul i centrum af en galakse.

Astronomerne håber også, at de vil opdage flere tusinde store planeter, der kredser om andre stjerner end Solen, de såkaldte exoplaneter. De kan nemlig få deres stjerner til at bevæge sig så meget, at det kan måles af Gaia.

Desuden vil tusindvis af hidtil ukendte asteroider sandsynligvis dukke op på billederne fra Gaia, men både exoplaneter og asteroider afslører sig først for alvor, når rumteleskopet har været i sving i flere år.

»Vi forventer at finde omkring 10.000 nye exoplaneter med Gaia. Det er mere end dobbelt så mange, som man hidtil har fundet. Vi får en kolossal statistisk viden om planetsystemer,« siger Uffe Gråe Jørgensen og fortsætter:

»Vi vil også få meget mere at vide om asteroider, ikke mindst dem, der passerer relativt tæt forbi Jorden og måske kan kollidere med vores klode. Det er jo utroligt vigtigt.«

Når missionen slutter, vil der sandsynligvis være registreret noget i retning af 250.000 asteroider og kometer, og cirka en million galakser og en halv million kvasarer vil være dukket op på billedsensorerne.

Et kamera med 938 megaixels

Gaia er et imponerende rumteleskop, der har kostet mere end tre milliarder kroner at bygge. Opsendelsen samt modtagelsen og bearbejdningen af de ekstremt mange data fra teleskopet beløber sig til yderligere et par milliarder.

Gaia kamera

Gaia medbringer det største digitalkamera, der nogensinde er sendt ud i rummet. Her ses de 106 billedsensorer, der fanger lyset fra stjernerne. (Foto: Astrium)

Teleskopet rummer det suverænt største digitalkamera, der er sendt i rummet – et kamera, der tager billeder med hele 937.782.000 pixels. Det svarer omtrent til 50 almindelige digitalkameraer lagt sammen, blot med langt større lysfølsomhed.

Gaia drejer langsomt rundt om sig selv på en måde, så det i løbet af sin fem år lange mission får affotograferet hele himmelrummet ikke bare én gang, men cirka 70 gange.

På den måde kan forskerne ikke bare se, at stjernerne er der, men også følge deres bevægelse på himlen. Man kan sige, at rumteleskopet optager en fem år lang og utrolig detaljeret film af himlen.

Man kan læse meget mere om rumteleskopet og missionen i artiklen Rumeventyr begynder: Gaia skal kortlægge Mælkevejen.

Ikke en problemfri mission

Rumteleskopet blev sendt op fra det europæiske rumcenter i Fransk Guyana i Sydamerika 19. december 2013, men missionen med at kortlægge Mælkevejen startede først for alvor 25. juli 2014. Missionen har nemlig ikke været helt uden problemer.

Det tog rumteleskopet tre uger at nå frem til sin destination halvanden million kilometer fra Jorden, og så skulle Gaia testes. Her viste det sig, at billederne fra teleskopet var mindre skarpe end forventet, ikke mindst fordi der havde lagt sig et tyndt lag is på spejlene.

Heldigvis er det muligt at opvarme spejlene, så isen forsvinder for en tid, så det er gjort nogle gange, men efterhånden som isen langsomt vender tilbage, forringes teleskopets følsomhed en smule.

Det har også vist sig, at det store digitalkamera bliver ramt af en smule sollys, der sniger sig uden om teleskopets 10 meter store solskærm. Dette uønskede lys giver lidt støj på billederne, så det bliver sværere at detektere de allersvageste stjerner.

De uforudsete udfordringer er dog ikke større, end at Gaia stadig kan fange lyset fra mere end en milliard af Mælkevejens stjerner og skabe det hidtil bedste 3D-kort over galaksen. Alle de foreløbige data kan findes på webadressen gea.esac.esa.int/archive/.

Videnskab.dk Podcast

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