Nieuwe release van Gaia onthult zeldzame lenzen, sterrenclusters en onverwachte wetenschap

Gaia brengt ons sterrenstelsel en daarbuiten met uitzonderlijke multidimensionale details in kaart en is bezig met de nauwkeurigste ‘stellaire volkstelling’ ooit. De missie geeft ons een gedetailleerd beeld van onze plaats in het heelal en stelt ons in staat om de verschillende objecten in het universum beter te begrijpen.

De recente 'focused product release' van de missie bouwt hierop voort en biedt veel nieuwe en verbeterde inzichten in de ruimte om ons heen. De release bevat spannende en onverwachte wetenschap: bevindingen die veel verder gaan dan waarvoor Gaia oorspronkelijk was ontworpen en die diep in onze kosmische geschiedenis graven.

Wat voor nieuws heeft Gaia in petto?

Een half miljoen nieuwe sterren: Gaia's observatiemodus uitgebreid om kernen van clusters te ontcijferen

Gaia's derde dataset (DR3) bevatte gegevens over meer dan 1,8 miljard sterren, waarmee een behoorlijk compleet beeld van de Melkweg en daarbuiten werd verkregen. Maar onze kaarten vertoonde nog steeds hiaten. De gebieden aan de hemel waar bijzonder veel sterren dicht opeen stonden en die daardoor verhoudingsgewijs nauwelijks waren onderzocht, en waardoor er sterren over het hoofd waren gezien die minder helder schenen dan hun vele buren, waren nog niet volledig door Gaia verkend.

Bolvormige clusters zijn hier een belangrijk voorbeeld van. Dit soort clusters behoren tot de oudste objecten in het heelal, waardoor ze bijzonder waardevol zijn voor wetenschappers die naar ons kosmische verleden kijken. Helaas kunnen telescopen ze door de lichtintensiteit van hun kernen propvol sterren moeilijk in beeld brengen. Daarom zijn ze nog steeds het ontbrekende puzzelstukje in onze kaarten van het heelal.

Om deze lacunes in onze kaarten op te vullen, koos Gaia voor Omega Centauri, de grootste bolvormige cluster die vanaf de aarde te zien is en een goed voorbeeld van een 'typische' cluster. In plaats van alleen op individuele sterren te focussen, zoals gewoonlijk het geval is, hanteerde Gaia een speciale methode om een groter stuk hemel rondom de kern van de cluster in kaart te brengen telkens wanneer de sterrenhoop in beeld kwam.

"In Omega Centauri ontdekten we meer dan een half miljoen nieuwe sterren die Gaia nog nooit eerder had gezien, in slechts één cluster!" vertelt hoofdauteur Katja Weingrill van het Leibniz-Institute for Astrophysics Potsdam (AIP), Duitsland, en lid van de Gaia Collaboration.

"Het is niet alleen maar het dichten van gaten in onze kaarten, hoewel dit op zichzelf al waardevol is," voegt co-auteur en Gaia Collaboration-lid Alexey Mints, ook van het AIP, toe. "Met deze gegevens konden we sterren detecteren die te dicht bij elkaar staan om goed te kunnen worden gemeten met de gangbare methodes van Gaia. Dankzij de nieuwe gegevens kunnen we bestuderen hoe de structuur van de cluster is, hoe de sterren waaruit de bolhoop bestaat zijn verspreid, hoe ze bewegen en nog veel meer, zodat we een complete grootschalige kaart van Omega Centauri kunnen vervaardigen. Hiermee benutten we Gaia ten volle. We hebben dit geweldige kosmische instrument op maximaal vermogen gezet."

Deze bevinding voldoet niet alleen aan het beoogde potentieel van Gaia, maar overtreft het zelfs. Het team gebruikte een observatiemodus die is ontwikkeld om ervoor te zorgen dat alle instrumenten van Gaia vlekkeloos werken. "We hadden niet verwacht dat we het ooit voor wetenschap zouden gebruiken, waardoor dit resultaat nog indrukwekkender is," voegt Katja toe.

Deze nieuw ontdekte sterren maken Omega Centauri tot een van de gebieden met de hoogste sterdichtheid die Gaia tot nu toe heeft verkend.

Gaia onderzoekt op deze manier momenteel nog acht andere regio's. De resultaten zullen worden opgenomen in Gaia’s dataset 4. Deze gegevens zullen astronomen helpen om echt te begrijpen wat er gebeurt binnen deze kosmische bouwstenen en is een cruciale stap voor wetenschappers die de leeftijd van ons sterrenstelsel willen vaststellen, het centrum ervan willen lokaliseren, willen uitzoeken of er in het verleden botsingen hebben plaatsgevonden, willen nagaan hoe sterren veranderen gedurende hun levensduur, onze modellen van galactische evolutie willen bijstellen en uiteindelijk de mogelijke leeftijd van het heelal zelf willen bepalen.

Op zoek naar zwaartekrachtlenzen: Gaia als toevallige kosmoloog

Hoewel Gaia niet is ontworpen voor de kosmologie, werpen haar nieuwe bevindingen een blik diep het verre heelal in, op jacht naar ongrijpbare en spannende objecten die aanwijzingen bevatten voor enkele van de grootste vragen van de mensheid omtrent de kosmos: zwaartekrachtlenzen.

Het zwaartekrachtlenseffect treedt op wanneer het beeld van een ver verwijderd object wordt vervormd door een storende massa, bijvoorbeeld een ster of sterrenstelsel, die zich tussen ons en het object bevindt. Deze tussenliggende massa werkt als een reusachtig vergrootglas, of lens, dat de helderheid van licht kan versterken en meerdere weerspiegelingen van de verre bron op de hemel kan werpen. Deze merkwaardige en zeldzame configuraties zijn visueel intrigerend en hebben een immense wetenschappelijke waarde. Ze onthullen namelijk unieke aanwijzingen over de allereerste dagen en bevolkers van het heelal.

"Gaia is een echte zwaartekrachtlenszoeker," zegt co-auteur Christine Ducourant van Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux in Frankrijk en lid van de Gaia Collaboration. "Dankzij Gaia hebben we ontdekt dat sommige objecten die we zien geen gewone sterren zijn, ook al lijken ze daar wel op. Het zijn eigenlijk heel verre gravitationeel gelensde quasars: extreem heldere, energieke galactische kernen die worden aangedreven door zwarte gaten. We hebben nu 381 goede kandidaten voor gelensde quasars, waarvan 50 die we zeer waarschijnlijk achten. Dit is een goudmijn voor kosmologen en de grootste set kandidaten die ooit in één keer is ontdekt."

Het team selecteerde de kandidaten uit een uitgebreide lijst van mogelijke quasars (waaronder die uit de Gaia DR3). Vijf van de potentiële zwaartekrachtlenzen zijn mogelijk Einsteinkruisen, zeldzame gelensde systemen met vier verschillende beeldcomponenten in de vorm van een kruis. (Zie 12 van dergelijke configuraties ontdekt door Gaia in 2021.)

Het vinden van gelensde quasars is een uitdaging. De afzonderlijke beelden van een gelensd systeem kunnen op misleidende manieren samenklonteren aan de hemel, en de meeste bevinden zich erg ver weg, waardoor ze vaag en lastig te vinden zijn.

"Het mooie van Gaia is dat ze overal kijkt, dus kunnen we zwaartekrachtlenzen vinden zonder dat we hoeven te weten waar we moeten zoeken," legt medeauteur Laurent Galluccio van de Université Côte d'Azur in Frankrijk en lid van de Gaia Collaboration uit. "Met deze vrijgave van gegevens is Gaia de eerste missie die een all-sky inventarisatie van zwaartekrachtlenzen in hoge resolutie heeft uitgevoerd."

Door de Gaia-missie uit te breiden naar de kosmologie, ontstaat er een synergie met ESA’s Euclid-missie, die onlangs is begonnen met als doel om het donkere heelal te onderzoeken. Hoewel beide missies zich richten op verschillende delen van de kosmos – Euclid op het in kaart brengen van miljarden sterrenstelsels, Gaia op het in kaart brengen van miljarden sterren – kunnen de door Gaia ontdekte gelensde quasars worden gebruikt als basis voor het toekomstig onderzoek met Euclid.

Planetoïden, verzameld sterrenlicht en pulserende sterren

Andere vandaag gepubliceerde artikelen bieden meer inzicht in de ons omringende ruimte en de diverse en soms mysterieuze objecten daarin.

Eén artikel onthult meer over de 156.823 planetoïden die zijn geïdentificeerd als onderdeel van Gaia DR3. De nieuwe dataset geeft de posities van deze rotsachtige lichamen over bijna het dubbele van de vorige tijdspanne aan, waardoor de meeste van hun banen, uitsluitend gebaseerd op Gaia-waarnemingen, 20 keer nauwkeuriger zijn. In de toekomst zal Gaia DR4 de set aanvullen met kometen en planetaire satellieten en het aantal planetoïden verdubbelen, waardoor onze kennis omtrent kleine lichamen in de nabije ruimte zal toenemen.

Een ander artikel brengt de schijf van de Melkweg in kaart door de in het sterrenlicht zichtbare zwakke signalen, zwakke sporen van gas en stof dat tussen de sterren zweeft te traceren. Het Gaia-team heeft zes miljoen spectra verzameld om deze signalen te bestuderen, waardoor een ongelooflijk grote dataset is ontstaan van zwakke fenomenen die nog nooit eerder door middel van zo’n grote steekproef zijn gemeten. Hopelijk stelt deze dataset wetenschappers in staat om eindelijk de bron te achterhalen van deze signalen, waarvan het team vermoedt dat het een complexe organische molecuul is. Meer te weten komen over waar dit signaal vandaan komt, helpt ons om de in ons hele sterrenstelsel actieve, complexe en met elkaar verweven fysische en chemische processen te bestuderen en de materie die zich tussen de sterren bevindt, beter te begrijpen.

Last but not least wordt in een artikel de dynamica van 10.000 pulserende en binaire rode reuzen beschreven in verreweg de grootste beschikbare database tot nu toe. Deze sterren maakten deel uit van een catalogus van twee miljoen kandidaten voor veranderlijke sterren die in Gaia DR3 is gepubliceerd, en zijn van groot belang voor het berekenen van kosmische afstanden, het vaststellen van stellaire eigenschappen en het krijgen van meer inzicht in de manier waarop sterren in de kosmos evolueren. De nieuwe publicatie zorgt voor beter begrip van hoe deze fascinerende sterren na verloop van tijd veranderen.

"Deze vrijgave van gegevens toont opnieuw de brede en fundamentele waarde van Gaia aan, zelfs met betrekking tot onderwerpen waarvoor de telescoop oorspronkelijk niet was ontworpen," zegt Timo Prusti, Projectwetenschapper voor Gaia bij ESA.

"Hoewel Gaia zich voornamelijk richt op het onderzoeken van sterren, onderzoekt ze alles, van de rotsachtige lichamen van het zonnestelsel tot het veelvuldig in beeld brengen van quasars die miljarden lichtjaren ver weg liggen, ver voorbij de grenzen van de Melkweg. De missie werpt een geheel unieke blik in het heelal en de objecten daarbinnen en wij maken echt optimaal gebruik van haar brede, allesomvattende perspectief op de hemel om ons heen."

De volgende stappen

Gaia's vorige dataset, Gaia DR3, verscheen op 13 juni 2022. Dit was het meest gedetailleerde onderzoek van de Melkweg tot nu toe en bevatte een schat aan gegevens over vreemde 'sterbevingen', asymmetrisch bewegende sterren, stellair DNA en meer. Gaia DR3 leverde nieuwe en verbeterde informatie voor bijna twee miljard sterren in de Melkweg en bevatte de grootste catalogi van dubbelsterren, duizenden objecten in het zonnestelsel en, verder weg en buiten onze Melkweg, miljoenen sterrenstelsels en quasars.

De volgende dataset van de missie, Gaia DR4, wordt niet voor eind 2025 verwacht. Deze dataset zal voortbouwen op zowel Gaia DR3 als deze tussentijdse focused product release om ons begrip van de multidimensionale Melkweg verder te vergroten. Het zal onze kennis van de kleuren, posities en bewegingen van sterren verfijnen, opheldering geven omtrent veranderlijke en meervoudige stersystemen, quasars en sterrenstelsels identificeren en karakteriseren, exoplaneetkandidaten inventariseren en nog veel meer.

Blijf hier op de hoogte van de releasedata van Gaia.

 

Noot voor redacteurs

Meer details over deze release, die Gaia's gefocuste productrelease of FPR wordt genoemd, vindt u hier: 

• https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/fpr
• https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/focused-product-release
• https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/fpr-papers
• https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/fpr-stories

Documenten die deel uitmaken van de Gaia focused productrelease

• 'Gaia Focused Product Release: Sources from Service Interface Function image analysis – half a million new sources in omega Centauri' by Gaia Collaboration, K. Weingrill, et al.
• 'Gaia Focused Product Release: Radial velocity time series of long-period variables' by Gaia Collaboration, M. Trabucchi, et al.
• 'Gaia Focused Product Release: Asteroid orbital solution' by Gaia Collaboration, P. David, et al.
• 'Gaia Focused Product Release: Spatial distribution of two diffuse interstellar bands Gaia Collaboration' by M. Schultheis, et al.
• 'Gaia Focused Product Release: A catalogue of sources around quasars to search for strongly lensed quasars' by Gaia Collaboration, A. Krone-Martins, et al.

 

Neem voor meer informatie contact op met:'

ESA Media Relations
Email: media@esa.int