prof. dr. Bas van Balkom

Onze Melkweg in 3D: Supernauwkeurige dynamische kaart van twee miljard sterren via Gaia-missie

Het was een prachtige zomeravond, op tv werd een wedstrijd van het Nederlandse mannenvoetbalteam uitgezonden en veel jongere ouders vierden met hun kinderen dat ze geslaagd waren voor hun eindexamen. Toch zat de zaal vol met belangstellenden voor het verhaal van astronoom Anthony Brown van de Leidse Sterrewacht. Hij sprak over onderzoek met de Europese astronomische satelliet Gaia en zijn presentatie zat, zoals we dat van sterrenkundigen gewend zijn, vol met prachtige beeldvisualisaties en animaties.

Het hoofddoel van de Gaia-missie, gelanceerd in 2013, is de ontwikkeling van onze Melkweg te ontrafelen. Ons sterrenstelsel bevat naar schatting zo’n 200 miljard sterren. Van circa één procent daarvan bepaalt Gaia met grote nauwkeurigheid hun afstand tot ons, hun echte beweging langs de hemel (in de sterrenkunde heet dat de eigenbeweging) en een aantal eigenschappen als temperatuur, massa en leeftijd. Gaia staat op een min of meer vast punt in de ruimte, op rond 1,5 miljoen kilometer van ons vandaan. Op dat punt kan hij ongehinderd voortdurend de hele hemel af scannen. Zijn sensoren kunnen alle sterren die in het beeldveld van zijn telescoop komen, tegelijk meten. Op dat punt in de ruimte draait Gaia samen met de aarde in haar baan om de zon. Als je met een tussenpoos van een half jaar naar hetzelfde stukje hemel kijkt, zie je dat relatief dichtbij staande sterren verschoven lijken ten opzichte van de verre achtergrond. Dat heet hun parallax. Met eenvoudige driehoeksmeting kun je aan de hand hiervan hun afstand tot ons bepalen. Van een aantal sterren kun je door de tijd heen ook zien dat ze zich ten opzichte van die achtergrond verplaatsen. Doordat je hun afstand weet, kun je hun snelheid uitrekenen. Zo wordt met alle sterren die Gaia bekijkt een driedimensionaal beeld van in ieder geval een deel van onze Melkweg opgebouwd en hoe dat door de tijd verandert. Een soort kosmische archeologie, noemde Brown dat.

In principe draaien alle sterren in onze Melkweg rond de kern van het stelsel, maar er zijn tal van oorzaken waardoor er afwijkingen in die bewegingen ontstaan. Dat kan bijvoorbeeld wijzen op de aanwezigheid van zwarte gaten of andere soorten massaconcentraties, of restanten van andere sterrenstelsels die ooit door het onze zijn opgeslokt. Met de metingen van Gaia kunnen sterrenkundigen theorieën hierover testen of verfijnen, en eerdere metingen bevestigen. Het is een van de redenen dat de Gaia-missie wetenschappelijk gezien het meest productieve project uit de geschiedenis van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA is. In de nauwkeurige metingen aan de beweging van sterren kun je in een aantal gevallen de aanwezigheid van planeten rond die sterren afleiden. Recent hebben de metingen ook twee zwarte gaten van een nog onbekend type aan het licht gebracht, die kosmisch gezien bij ons om de hoek staan.

Na de pauze leidde Ilse Roelofsen met flair de discussie met de zaal. Er kwamen tal van leuke vragen waaruit bleek dat er een zeer geïnteresseerd en deels goed ingevoerd publiek in de zaal zat. Een deel van de vragen ging over de invloed van diverse factoren op de metingen, zoals de kromming van de ruimte, het feit dat onze zon, en dus ook de Aarde en Gaia, door de Melkweg bewegen, en dat je als je de ruimte in kijkt, ook terug in de tijd kijkt. Brown legde uit dat waar nodig voor dit soort effecten wordt gecorrigeerd en dat andere op de beperkte tijd van de metingen een verwaarloosbaar effect hebben. Het is wel een van de redenen dat gegevens van Gaia maar eens in de zoveel tijd, gebundeld in een grote zogeheten data release, worden vrijgegeven. Men wil grondig gecontroleerd hebben of er geen fouten in de metingen zitten. Tenslotte bleek dat liefhebbers ook mee kunnen doen aan het analyseren van gegevens in de enorme bestanden die inmiddels zijn opgebouwd. Dit soort burgerwetenschap (‘citizen science’) is in de sterrenkunde trouwens een goede traditie.

Jazzduo Dubio, voor de gelegenheid versterkt met een bassist, zorgde voor stemmige muziek. Dubio is intussen onze huisband aan het worden. In het najaar zullen ze diverse keren terugkomen.

Tekst en fotografie Huub Eggen.