Astronomen hebben er reikhalzend naar uitgezien; de nieuwe dataset van ruimtetelescoop Gaia. Vandaag is deze vrijgegeven. En er blijken nogal wat verrassingen in schuil te gaan.

Eén van de grootste verrassingen is wel, dat uit de dataset blijkt dat ruimtetelescoop in staat is om sterbevingen te detecteren. Dit zijn heel kleine bewegingen aan het oppervlak van de ster die de vorm van zo’n ster veranderen. De telescoop is niet gebouwd om dergelijke bevingen te detecteren, maar kan dat dus wel. Sterker nog: det telescoop heeft volgens de nieuwe dataset al duizenden sterren zien beven. En daar zijn ook sterren bij waarvan de theorie dicteert dat ze helemaal niet kunnen beven. Onderzoekers zijn in nopjes met die gespotte bevingen – ook al betekent het dat ze sommige van hun ideeën over hoe sterren werken en in elkaar steken enigszins moeten herzien. “Sterbevingen leren ons veel over sterren, met name over hun inwendige processen,” stelt onderzoeker Conny Aerts. “Gaia opent een goudmijn voor de ‘asteroseismologie’ van massieve sterren.”

Wat is Gaia?
Gaia is een in 2013 door de Europese ruimtevaartorganisatie (ESA) gelanceerde ruimtetelescoop die ontworpen is om ongeveer één procent van de 100 miljard sterren in onze Melkweg te onderzoeken. Het hoofddoel is daarbij om voor elk van die 1 miljard sterren herhaaldelijk vast te stellen hoe helder ze zijn, waar ze zich bevinden, hoe ze zich door de Melkweg bewegen, hoe oud ze zijn en hoe ze in elkaar steken. Het moet resulteren in de meest nauwkeurige en complete multidimensionale kaart van de Melkweg en meer inzicht geven in hoe ons sterrenstelsel zich de afgelopen miljarden jaren geëvolueerd heeft. Door sterren herhaaldelijk en gedetailleerd te bestuderen, kan Gaia ook meer te weten komen over de omgeving ervan. Zo kunnen kleine wiebelende bewegingen van sterren er bijvoorbeeld op wijzen dat ze vergezeld worden door een andere ster of planeet. Eerder schatten onderzoekers dat Gaia op deze wijze tussen de 10.000 en 50.000 exoplaneten zou kunnen ontdekken. Op vergelijkbare wijze zou de telescoop ook bruine dwergen (mislukte sterren) in een baan rond sterren kunnen detecteren. Bovendien leent Gaia zich – dankzij het feit dat deze ook uitermate gevoelig is voor het detecteren van lichtzwakke en bewegende objecten – heel goed voor het detecteren van dwergplaneten en planetoïden in ons eigen zonnestelsel.

Oersterren
Naast de sterbevingen onthult Gaia met de nieuwe dataset ook de grootste chemische kaart van het sterrenstelsel gekoppeld aan 3D-bewegingen. In andere woorden: van een groot aantal sterren in onze Melkweg weten we nu niet alleen hoe ze zich door het sterrenstelsel bewegen, maar ook hoe ze in elkaar steken. En die chemische samenstelling onthult weer meer over de oorsprong van die sterren. Zo blijken sommige sterren in onze Melkweg gemaakt te zijn van oermaterie. Deze sterren bestaan voornamelijk uit de lichte elementen die tijdens de oerknal zijn gevormd (waterstof en helium). Andere sterren herbergen juist weer meer zware metalen en dat verraadt dat ze veel jonger zijn; zware metalen ontstaan namelijk in sterren en komen pas vrij als die sterren sterven. Sterren die zware metalen herbergen zijn dan ook gevormd uit interstellair gas en stof dat door die stervende sterren met zware metalen verrijkt is en zijn dus automatisch veel jonger dan die oersterren, die gevormd werden toen er nog geen of nauwelijks zware metalen voorhanden waren. En dankzij Gaia weten we nu dus dat beide soorten sterren – de oersterren en de latere generaties metaalrijke sterren – in ons sterrenstelsel vertegenwoordigd zijn. En daarbij geldt, zo toont Gaia aan, dat de sterren die dicht bij het centrum en vlak van onze Melkweg liggen, rijker zijn aan metalen dan sterren op grotere afstanden.

Evolutie van onze Melkweg
Daarnaast heeft Gaia – opnieuw op basis van de chemische samenstelling van sterren – ook vastgesteld dat sommige sterren die we nu in onze Melkweg aantreffen, hier eigenlijk niet thuishoren. Ze zijn afkomstig uit andere sterrenstelsels. “Ons melkwegstelsel is een prachtige smeltkroes van sterren,” concludeert onderzoeker Alejandra Recio-Blanco. Voor astronomen is die diversiteit aan sterren uiterst informatief. Want de chemische samenstelling van sterren verraadt waar ze gevormd zijn. En als je dat combineert met de huidige positie van sterren, kun je je een beeld gaan vormen van de reis die deze sterren hebben afgelegd en daarmee ook van de evolutie van onze Melkweg. “Het toont de migratieprocessen binnen ons sterrenstelsel en de aantrekking vanuit externe sterrenstelsels,” aldus Recio-Blanco. “Het laat ook duidelijk zien dat onze zon, en wij, allemaal deel uitmaken van een steeds veranderend systeem, gevormd dankzij de samenvoeging van sterren en gas met een verschillende oorsprong.”

Dubbelsterren, macromoleculen en planetoïden
In de dataset treffen we verder ook informatie aan over de massa en evolutie van meer dan 800.000 binaire systemen, oftewel dubbelsterren. Maar ook is in de dataset informatie te vinden over 10 miljoen veranderlijke sterren en nog tamelijk mysterieuze macromoleculen tussen sterren. En ondertussen werpt Gaia met nieuwe data over 156.000 planetoïden en passant ook een nieuw licht op de oorsprong van ons eigen zonnestelsel. “In tegenstelling tot andere missies die specifieke objecten als doel hebben, is Gaia een survey-missie,” zo licht Timo Prusti, namens ESA, toe. “Dat betekent dat Gaia, terwijl ze de hele hemel met miljarden sterren meerdere malen afspeurt, onvermijdelijk ontdekkingen zal doen die andere, meer specifieke missies zouden missen.” En dat blijkt ook maar weer uit die rijke dataset die astronomen sinds vandaag tot hun beschikking hebben.

Het is overigens niet voor het eerst dat Gaia een rijke dataset prijsgeeft; de telescoop is alweer heel wat jaren actief en heeft al twee keer eerder data vrijgegeven. De eerste keer dat dat gebeurde, was in 2016. Toen onthulde de dataset de positie van 1,1 miljard sterren en de beweging van 2 miljoen sterren. Een tweede, nog veel uitgebreidere, dataset werd onthuld in april 2018. En vandaag is voor de derde maal een enorme verzameling data vrijgegeven. De dataset bevat nieuwe en verbeterde informatie over bijna 2 miljard sterren in de Melkweg. Zo weten we dankzij de nieuwe dataset nu nog van veel meer sterren hoe ze chemisch gezien in elkaar steken, wat hun kleur, massa en leeftijd is en welke radiële snelheid ze hebben (oftewel met welke snelheid ze naar ons toe of van ons vandaan bewegen). Maar net als in vorige jaren is het vrijgeven van de data slechts de opmaat naar meer; het is nu namelijk aan astronomen om de data nader onder de loep te nemen en deze te gaan duiden. Prusti: “We kunnen niet wachten tot de astronomische gemeenschap in onze nieuwe gegevens duikt en nog meer over ons sterrenstelsel en zijn omgeving te weten komt dan we ons hadden kunnen voorstellen.”