In de astronomie gooien we de term 'lichtjaar' schijnbaar even snel rond als het licht zelf reist. De parallax van een ster - de kleine schijnbare verschuiving die eenmaal per jaar wordt veroorzaakt door ons bewegend gezichtspunt op aarde - vertelt de afstand meer dan welke andere methode dan ook.
Nauwkeurige parallaxen van nabije sterren vormen de basis van de hele kosmische afstandsladder tot aan de verste sterrenstelsels. Het is een cruciale wetenschap die op het punt staat een enorme sprong voorwaarts te maken. De langverwachte Gaia-sterrenwacht van de European Space Agency - gelanceerd op 19 december 2013 - is nu klaar om aan zijn wetenschappelijke missie te beginnen.
Het doel van Gaia is om de meest nauwkeurige kaart tot nu toe van de Melkweg te maken. Het lokaliseert de locaties van een miljard sterren tot 20th magnitude - bijna een procent van alle sterren in de Melkweg.
"We zullen ... een miljard - zo niet meer - sterren analyseren met de astrometrie- en fotometrie-instrumenten, waarbij ze de positie en beweging van elke ster tot 100 keer nauwkeuriger meten dan Gaia's voorganger Hipparcos en voor een veel groter aantal sterren," zei Giuseppe Sarri, ESA's Gaia Project Manager, in een persbericht.
Hoewel het doel van Gaia bedrieglijk eenvoudig is, is het onmogelijk om te doen met telescopen op de grond waar de turbulentie vanuit de atmosfeer van de aarde gewoon te hoog is. Gaia omzeilt dit probleem door boven de atmosfeer van de aarde te zijn. Het meet afstanden met een nauwkeurigheid van ten minste 25 microseconden. Dat is hetzelfde als het meten van de schijnbare breedte van een mensenhaar in Chicago gezien vanaf de afstand van New York.
Om dit te doen, zal Gaia herhaaldelijk de lucht scannen en elk van zijn miljard sterren gemiddeld 70 keer in vijf jaar observeren. Het zal elke zes uur langzaam ronddraaien, zijn twee telescopen door de lucht vegen en het licht vanuit hun afzonderlijke velden richten op de grootste digitale camera die ooit in de ruimte is gevlogen, met bijna een miljard pixels.
Terwijl de sterren over de camera zweven, worden de relatieve posities van alle gedetecteerde sterren gemeten. In de loop van de tijd zal een compleet netwerk van posities worden opgebouwd, wat uiteindelijk een zeer nauwkeurige 3D-kaart oplevert.
Gaia is nu klaar om aan zijn vijfjarige wetenschappelijke fase te beginnen, maar het zou geen echte wetenschappelijke missie zijn zonder een paar onverwachte problemen.
Een vroeg ontdekt probleem was het bevriezen van water op sommige delen van de optiek, waardoor de transmissie van de telescopen tijdelijk werd verminderd. Het water zat waarschijnlijk vast in het ruimtevaartuig voordat het werd gelanceerd en kwam tevoorschijn zodra het in een vacuüm was. Het verwarmen van de aangetaste optiek om het ijs te verwijderen loste het probleem grotendeels op.
Een ander probleem is een hoger niveau van "strooilicht" dat de camera van Gaia bereikt dan vóór de lancering werd voorspeld. Het lijkt een mengeling te zijn van licht van de zon dat zijn weg vindt langs Gaia's zonnescherm van 10 m diameter en licht van andere astronomische objecten. Deze impact zou groter moeten zijn voor alle waargenomen zwakke sterren.
“We optimaliseren de software aan boord echter om de impact van deze hogere achtergrondniveaus van licht zoveel mogelijk te beperken, en we zijn ervan overtuigd dat we niet ver zullen verwijderd zijn van onze aanvankelijke en enigszins conservatieve schatting van het bestuderen van 150 miljoen sterren met [ de] radiale snelheidsspectrometer, zoals gepland, 'zei Sarri.
Ten slotte bevat Gaia een laserapparaat dat is ontworpen om de scheidingshoek tussen de twee telescopen te meten. Dit is nodig om te corrigeren voor verwachte periodieke variaties veroorzaakt door thermische veranderingen als Gaia draait. Hoewel het systeem werkt, zijn de gedetecteerde variaties groter dan verwacht, dus zullen er verdere inspanningen worden geleverd om de variaties nauwkeurig te meten.
Desalniettemin hebben tests die tijdens de inbedrijfstelling zijn uitgevoerd, aangetoond dat Gaia in sommige gevallen mogelijk beter presteert dan verwacht. Aan de ene kant is het misschien mogelijk om het bereik van Gaia uit te breiden tot sterren die nog zwakker zijn dan 20th magnitude, terwijl softwareveranderingen Gaia daarentegen in staat zouden kunnen stellen om bijna alle helderste sterren aan de hemel te meten, wat voorheen werd uitgesloten als te helder voor zo'n gevoelig systeem.
"De fase van inbedrijfstelling was uitdagend, en hoewel sommige activiteiten gaande zijn, is Gaia al met al in goede staat om zijn belofte waar te maken - alle essentiële wetenschappelijke doelen zijn nog steeds haalbaar, zoals gehoopt", aldus Timo Prusti, ESA's projectwetenschapper voor Gaia.
Je kunt Gaia's missie en toekomstige wetenschappelijke resultaten volgen op haar eigen blog.
