Star atlas

Satellitten Gaia er Det Europæiske Rumfartsagentur, ESAs måske mest ambitiøse og lovende satsning: Kortlægningen af 1 milliard stjerner i vores galakse. Den danske astrometriker Erik Høgh fik idéen.

Topbillede: Mælkevejen set fra Hubble-teleskopet. (credit: NASA).

Den franske astronom Pierre Lacroute foreslog som den første i 1967, at man skulle flytte kortlægningen af stjernerne ud i rummet. Her kunne man arbejde uden forstyrrelser fra menneskelige aktiviteter og uden at blive generet at Jordens atmosfære.

Erik Høg blev, fortæller han, i 1975 inddraget i det konkrete arbejde med at realisere Lacroutes vision, da han blev kontaktet af Den Europæiske Rumfartsorganisation. Rumfartsteknologien var moden og ESA ville være med i første række:

Det var Erik Høgs design, som lå til grund for udviklingen af den første satellit “Hipparcos, og det var ham, som foreslog at optegnelsen stjernerne skulle opkaldes efter Tycho Brahe, et forslag som blev accepteret. “Tycho Brahe-kataloget” har efterfølgende været brugt i tusindvis af astronomiske forskningsartikler, en præcis reference for forskere over hele verden.

Efter Hipparcos-satelitten begyndte Erik Høg at tænke på, hvordan målingerne kunne gøres endnu bedre. Det var begyndelsen til Gaia. Erik Høg foreslog blandt andet, at man i stedet for en fotografisk plade eller film, brugte en elektronisk detektor som man kender fra et digitalt kamera til at opfange lyset fra stjernerne.

Forslaget gjorde en større international forskergruppe interesseret, og Erik Høg og gruppen kunne derfor i 1993 indlevere et omfattende forslag til en satellit til Den Europæiske Rumfartsorganisation, ESA, som var positiv, og arbejdet med Gaia blev sat i gang.

Målet for Gaia-projektet er at afdække, hvordan galaksen har udviklet sig. Det gøres ved at måle en milliard stjerner over fem år på så mange parametre, at vi blandt andet kan se hvor de er, hvordan de bevæger sig, hvor gamle de er, hvordan de har bevæget sig igennem galaksen historie, og hvor lysstærke de er. Tilsammen giver alle disse oplysninger et samlet grundlag for, at vi kan forstå vores galakses udviklingshistorie.

Credit: ESA.

Vores galakse består af omkring 200 milliarder stjerner. De unge stjerner ligger i en skive omkring centrum med de yngste i spiralarmene. Skiven er ca. 100.000 lysår bred, og i midten er et sort hul. Omkring midten af galaksen er der ca. 10 milliarder stjerner. De ældste stjerner spreder sig ud i en stor kugleform, der kaldes “haloen”. Den er meget større end galaksen. En endnu større halo af usynligt mørkt stof ligger længere ude. Man kan ikke se det, men man kan regne sig frem til, at det må være der. Vores sol ligger ca. 26.000 lysår fra galaksens lysende centrum. Hipparcos kortlagde stjernerne op til 300 lysår væk fra Solen; Gaia skal kortlægge 1 milliard op til 30.000 lysår væk.

Gaia er en forlængelse af en foregående mission fra ESA. I 1987 sendte man nemlig forgængeren “Hipparcos” op, også fra Fransk Guiana. Hipparcos var verdens første satellit skabt til at lave et egentligt stjernekort.

Hipparcos – passende opkaldt efter den græske astronom Hippachus, som omkring 150 år før vores tidsregning tegnede verdenshistoriens første stjernekort –  kortlagde over tre år mere end 100.000 af vores galakses stjerner med høj præcision og ca. 2,5 millioner stjerner med lidt lavere præcision. Resultatet er i dag samlet i et såkaldt stjernekatalog, Tycho-kataloget, opkaldt efter manden bag verdens første af slagsen, danskeren Tycho Brahe.

Gaia blev sendt op den 19. december 2013 med en Soyuz Fregat løfteraket fra den europæiske rumhavn i Kourou i Fransk Guiana.

Alphasat_arrives_in_Cayenne_scaled.jpg

På billederne ankommer Gaia-satellitten med et russisk transportfly til Cayenne, hovedstaden i Fransk Guiana. Herfra køres den ud til rumhavnen i Kourou for at blive sat på løfteraketten (Credit: ESA).

Gaia_arrival_Kourou_20130823_scaled.jpg

Raketten er til rådighed gennem det fælles, russisk-europæiske selskab “Starsem” – blandt andet ejet af de europæiske og russiske rumfartsagenturer.

Soyuz er valgt, fordi det har været en stabil og effektiv løfteraket siden rumfartens fødsel.

Fra den første satellit overhovedet – også med navnet Soyus – over den første mand i rummet, kosmonauten Yuri Alekseyevich Gagarin, til i dag, hvor Soyuz-raketterne opfattes som de absolut mest robuste.

Rakettypen har siden sin start udført mere end 1700 vellykkede opsendelser, en enestående rekord.

Da Gaia er ekstremt følsom, vil den også registrere tilbagekastet lys fra kometer og solsystemets asteroider – specielt dem man kan finde i et bælte mellem Mars og Jupiter. Informationerne kan bruges til at bestemme deres nøjagtige position og kurs og deres masse. Anvendelige informationer for forskere, mineselskaber og regeringer som ønsker at forsvare menneskeheden mod nedslag.

Endelig vil Gaias enorme præcision afsløre tusindvis af såkaldte exoplaneter. Planeter som kredser om andre stjerner end vores egen.

Kepler-78b_scaled.jpg

Billede: (også vist på forsiden og på posten “parallax“) Kepler78b er en Jordlignende planet som blev fundet af Nasas Kepler rumteleskop i 2013. Kepler 78b har en omløbstid på 8,5 time. Den er derfor meget tættere på sin sol end Jorden – og er derfor også meget varmere. Overfladetemperaturen anslås til mere end 2000 grader celcius. Kepler 78b er ca. 400 lysår væk (Credit: NASA).

En stor planet vil nemlig hive i stjernen og få den til af rokke lidt (wobble). Det er astrometrikernes måde at opdage exoplaneter på. Gaia kan dog også opdage, om en planet passerer ind foran en fjerntliggende stjerne ved at se på forandringer i den lysmængde der kommer ind.

Da Gaia måler en milliard stjerner, kan man forudse, at man vil finde en ret stor mængde exoplaneter. Forsigtige skøn siger, at man over de næste fem år vil finde mere end 2.000. Først og fremmest store planeter ligesom Jupiter. Gennem målingerne vil det også være muligt at tegne en skitse af det fjerne solsystem, og man kan derfor også sige om det vil være muligt at finde en planet i en jordlignende bane omkring den lokale sol.

Og hvem ved, måske vil man være heldig at se en af slagsen passere ind foran en særligt kraftigt lysende stjerne. Et håb og en vision man fornemmer bag Gaias mission, måske klarest udtrykt i navnet, som jo betyder Moder Jord på græsk.

Gaia skal måle stjernernes positioner hundreder af lysår væk med en præcision på få såkaldte “mikrobuesekunder”.

Den slags er en del af stjernernes parallakse. Parallakse er en måde at beregne afstanden til stjernerne.

Metoden er enkel: man observerer stjernen fra Jorden på den ene side af Solen og derefter fra den anden side af Solen.

De to linier danner en vinkel, som man kan måle. Vinklen kan man så bruge i en klassisk udregning af længder på trekanter, og derved kan man finde frem til afstanden fra Solen til stjernen.

opo1308e_scaled.jpg

Parallaksen er så vinklen mellem den ene af sigtelinierne, og den linie som kan tegnes mellem Solen og stjernen.

Vinklen kan tegnes som en bue.

En bue af den slags kan man – som man måske husker fra sin skolegang – forstå som en del af en hel cirkel. Cirkler har 360 grader, derfor kan parallaksebuen også inddeles i grader. Hver grad kan så, af praktiske grunde, inddeles i 60 dele, som man så kan kalde minutter, og hvert minut kan inddeles i 60 dele som man kan kalde sekunder.

Man kan også gå videre endnu og tale om millibuesekunder – en tusinddel af et buesekund og mikrobuesekunder – en milliontedel af et buesekund. Og det er netop hvad man gør her:

Gaia vil måle stjernernes position med en præcision på 24 mikrobuesekunder. En ekstremt lille del af parallaksebuen. Og den vil gøre det 70 gange over fem år – for én milliard stjerner.

bler_scaled

Den danske forsker Erik Høgs rolle har, siger han, været hele tiden at finde på nye eller bedre måder at måle stjernerne på. Det er målet for astrometrien.

Erik Høg er idag gået på pension, men han holder stadig foredrag om universet og dets udvikling. Han bor ved Hareskoven, lidt uden for København.

Om efteråret er hans have fyldt med æbler.

Share this
Share this
Mail this site
read more: