Op 19 december wordt als het goed is de satelliet Gaia gelanceerd, die een miljard (!) sterren gaat bestuderen en naar verwachting tienduizenden exoplaneten zal ontdekken. Lees meer over deze grootse, langverwachte Europese missie.

Alle sterren die je met het blote oog aan de hemel kunt zien, liggen binnen een afstand van een paar honderd lichtjaar. Zij zijn zo helder dat ze voor wetenschappers goed te onderzoeken zijn. Maar als we verder kijken dan dat, wordt het een ander verhaal. Van maar weinig sterren voorbij pakweg 300 lichtjaar hebben we een nauwkeurige afstandsbepaling, laat staan van sterren aan de andere kant van de Melkweg, die een diameter heeft van zo’n 100.000 lichtjaar. Het is alsof we ons huis goed kennen, terwijl we hoogstens een vaag idee hebben van de stad om ons heen.

Is dat erg? We kunnen immers veel sterren wél waarnemen. Is dat dan niet genoeg? “Nee!”, zegt Rudolf Le Poole. Hij werkt voor TNO en de Sterrenwacht Leiden, en heeft jarenlang in de wetenschappelijke adviescommissie gezeten voor Gaia’s voorganger, de Hipparcossatelliet. “Als je echt wilt weten hoe de Melkweg werkt, hoe hij is ontstaan en zich zal ontwikkelen, moet je van heel veel sterren hun positie, snelheid en samenstelling weten.”

Miljard sterren

Maar hoe doen we dat dan? De lichtpuntjes aan de hemel verklappen niet zomaar wat hun afstand is. Het probleem is dat een zwakke ster die dichtbij staat even fel schijnt als een felle ster die ver weg staat. De afstand is dan lastig te achterhalen. Toch is dat wat Gaia gaat doen.

Hoe? De satelliet draait in zes uur om zijn eigen as en registreert daarbij automatisch alle sterren en de tussenliggende hoeken. Omdat Gaia met de aarde meedraait om de zon, zal hij een halfjaar later ongeveer 300 miljoen kilometer verderop staan, aan de andere kant van de zon. Daar kunnen de telescopen van de satelliet dezelfde metingen doen.

Doordat die metingen extreem precies zijn, zullen ze dan zien dat bijna alle sterren een fractie zijn verschoven. Bij dichtbij zijnde sterren gebeurt dat meer dan bij veraf staande. “Zo levert Gaia de data om de afstanden van zo’n miljard sterren in de Melkweg te kunnen bepalen. Dat is overigens minder dan 1 procent van alle sterren die erin zitten.”

Monsterproject

Gaia is zo precies dat hij een haardikte op duizend kilometer afstand zou kunnen meten. In Delft zijn technici van TNO jarenlang bezig geweest om dat mogelijk te maken. Zij ontwikkelden onder andere het systeem dat continu de hoek meet tussen de twee telescopen van Gaia, die 106,5 graden hoort te zijn. Het is cruciaal voor de precisie van de satelliet dat deze hoek niet verandert. En omdat het onmogelijk is om een absoluut onbeweeglijke constructie te bouwen, is TNO’s meetsysteem nodig om minimale afwijkingen in de hoek te kunnen vaststellen.

“Om deze precisie in de metingen te halen, moeten we ín de satelliet eigenlijk nog preciezer meten”, zegt Wim Gielesen, projectleider bij TNO van het meetsysteem in Gaia. “Dat is een hele uitdaging, want de satelliet wordt tijdens de lancering ontzettend door elkaar geschud. Daarna moeten alle spiegeltjes nog steeds perfect uitgelijnd zijn.”

Gaia is een monsterproject. Niet alleen gaat de satelliet een miljard sterren onderzoeken, hij zal ook nog eens tienduizenden exoplaneten, een half miljoen zwarte gaten en alle grote brokstukken in de planetoïdengordel bij Mars en Jupiter ontdekken. Als kers op de taart kunnen we bepalen hoeveel donkere materie er in de Melkweg zit. Dankzij Gaia zullen we onze ‘stad’ dus een stuk beter leren kennen.

Dit artikel verscheen eerder in KIJK 7/2012.

Tekst: Roel van der Heijden

Beelden: Pline/CC BY-SA 3.0, ESA