I tre år har satelliten Gaia tagit fotografier av rymden. Dessa används nu för att skapa en 3D-karta över Vintergatan. Astronomen Lennart Lindegren spelar en nyckelroll i karteringen.
Publicerad:
Satellitprojektet Gaia initierades 1993 av den Europeiska rymdorganisationen, ESA, med målet att ta flera miljarder högupplösta bilder av Vintergatan. Astronomer använder bilderna för att göra en tredimensionell karta över vår galax.
Den 19 december 2013 sköts Gaia upp och sedan dess har satelliten gjort omkring 60 miljarder observationer. Lennart Lindegren arbetar som professor i astronomi vid Lunds universitet och har arbetat med projektet sedan starten.
– Innan dess jobbade jag med Gaias föregångare Hipparcos. Det är en trevlig känsla nu när vi kan skörda frukterna efter att ha arbetat så länge med projektet, säger Lennart Lindegren.
En miljard pixlar
Gaia är placerad ungefär 1,5 miljoner kilometer från jorden på motsatt sida från solen. Satelliten är utrustad med två teleskop som är riktade åt olika håll. Föra att kunna läsa av hela stjärnhimlen roterar den långsamt runt sin egen axel, ett varv tar sex timmar.
Teleskopen är anslutna till den största kameran som någonsin har använts i rymden. Kamerans bildsensor är en halv kvadratmeter stor och ger en upplösning på nästan en miljard pixlar. Huvudsyftet med projektet är att få information om stjärnornas position och avstånd till varandra samt hur de rör på sig. Eftersom observationer från teleskop på jorden störs av atmosfären används en satellit som möjliggör mer noggranna forskningsresultat.
– Problemet för oss astronomer är att vi i regel har saknat stjärnhimlens djupdimension. Det är också svårt att mäta stjärnornas rörelse från jorden. I rymden kan Gaia göra tillräckligt noggranna mätningar för att vi ska få bra information om både djup och rörelse, säger Lennart Lindegren.
Matte hjälper
Varje dag skickar satelliten runt fyrtio gigabyte data till jorden. Efter att filerna har packats upp och undersökts i tyska Darmstadt skickas de vidare till ESA:s center utanför Madrid där en kraftfull datoranläggning processar informationen.
Tillsammans med kollegorna David Hobbs och Paul McMillan vid institutionen för astronomi och teoretisk fysik spelar Lennart Lindegren en nyckelroll i framtagandet av den nya kartan över Vintergatan.
I rymden kan Gaia göra tillräckligt noggranna mätningar för att vi ska få bra information om både djup och rörelse
Lundagruppen arbetar med att skapa enorma ekvationssystem som krävs för att länka samman flera miljarder observationer och skapa koordinatsystem över Vintergatans stjärnor. Med Gaia kan forskarna mäta ett stort antal vinklar mellan stjärnorna där varje vinkel blir till en ekvation i systemet. För att bestämma avståndet mellan stjärnorna görs ett trianguleringsarbete med ungefär tio miljoner stjärnor som referenspunkter. De matematiska beräkningarna genomförs i ESA:s datorcenter utanför Madrid.
– Det påminner om det arbete som geodeter har gjort på jorden i hundratals år. Det är i princip enkelt men i praktiken blir det besvärligt eftersom det är så stora datamängder, säger Lennart Lindegren.
Viktig pusselbit
I september 2016 offentliggjordes den första versionen av rymdkartan som totalt innehåller en miljard stjärnor. För cirka två miljoner av dessa stjärnor finns det information om position, avstånd, rörelser och ljusstyrka.
Tack vare informationen om stjärnornas avstånd till varandra kan astronomer vid Uppsala universitet arbeta med att avgöra stjärnornas verkliga utstrålning. På så sätt kan forskarna också bedöma stjärnornas ålder, en viktig pusselbit för att kunna förstå Vintergatans historia.
– Det har varit ett stort intresse kring kartan i forskarvärlden men än så länge är den ofullständig och inte alls så noggrann som slutversionen kommer att bli, säger Lennart Lindegren.
Mer än stjärnor
Målet är nämligen att den färdiga kartan ska innehålla minst två miljarder stjärnor med fullständig information om varje stjärna. Men Gaias dokumentation handlar inte bara om stjärnor. Satelliten samlar även in information om asteroider, mörk materia och så kallade exoplaneter, det vill säga planeter som befinner sig utanför vårt eget solsystem.
NASA:s Keplerteleskop har under 2000-talet hittat tusentals nya exoplaneter men då handlar det främst om planeter som ligger närmare stjärnorna. Gaia är bättre lämpad för att lokalisera planeter som befinner sig längre ut och kan därmed ge en mer representativ bild över planetsystemen.
– Gaias observationer är en basresurs för all astronomisk forskning. Satelliten kommer antagligen att hitta tiotusentals nya planetsystem. Vi hoppas också få veta mer om mörk materia och hur den är utspridd, säger Lennart Lindegren.
Potential för nya upptäckter
Det har redan publicerats flera vetenskapliga artiklar baserade på informationen från Gaia men enligt Lennart Lindegren har de mestadels bekräftat tidigare känd forskning. Han tror att de stora upptäckterna kommer i takt med att datamängden blir större och mer detaljerad. Gaia styrs med hjälp av kvävgas och när den tar slut kan satelliten inte rotera och blir därmed oanvändbar.
Förhoppningen är att Gaia ska fortsätta skicka kvalitativ data till astronomerna i ytterligare sex till sju år. Vilken betydelse som kartan kommer att få för vår framtida förståelse av Vintergatan och rymden i stort är svårt att sia om men Lennart Lindegren tror att det finns potential för stora upptäckter i framtiden.
– Genom att studera stjärnornas rörelser hoppas vi kunna identifiera de ursprungliga objekt som Vintergatan bildades ur. Jag tror att kartan i bästa fall kan ändra hela vår uppfattning om Vintergatans uppkomst och historia, säger Lennart Lindegren.
Text: Jonatan Jacobson
