Terwijl ESA's Gaia-missie meer dan een miljard sterren vanuit de ruimte heeft onderzocht, astronomen hebben de positie van de satelliet aan de hemel regelmatig in de gaten gehouden met telescopen over de hele wereld, waaronder de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili, om de baan van Gaia verder te verfijnen en uiteindelijk de nauwkeurigheid van de sterrentelling te verbeteren.

Een jaar geleden, de Gaia-missie heeft haar langverwachte tweede set gegevens vrijgegeven, waaronder zeer nauwkeurige metingen - posities, afstandsindicatoren en eigenbewegingen - van meer dan een miljard sterren in ons Melkwegstelsel. de catalogus, gebaseerd op minder dan twee jaar observatie en bijna vier jaar gegevensverwerking en -analyse door een samenwerking van ongeveer 450 wetenschappers en software-ingenieurs, heeft transformationele studies op vele gebieden van de astronomie mogelijk gemaakt, het genereren van meer dan 1000 wetenschappelijke publicaties in de afgelopen twaalf maanden.

Ondertussen in de ruimte, Gaia blijft de lucht scannen en gegevens verzamelen die worden gekraakt voor toekomstige releases om nog hogere precisie te bereiken over de positie en beweging van sterren en om steeds diepere en gedetailleerdere studies naar onze plaats in de kosmos mogelijk te maken. Maar om de nauwkeurigheid te bereiken die verwacht wordt voor Gaia's definitieve catalogus, het is van cruciaal belang om de positie en beweging van de satelliet vanaf de aarde te bepalen.

Om dit doel, maken de vluchtdynamica-experts van het operatiecentrum van ESA gebruik van een combinatie van technieken, van traditionele radiotracking en -bereik tot gelijktijdige observatie met behulp van twee radioantennes - de zogenaamde delta-DOR-methode. In een unieke en nieuwe benadering voor ESA, het volgen op de grond van Gaia omvat ook optische waarnemingen die worden geleverd door een netwerk van middelgrote telescopen over de hele planeet.

De 2,6-meter VLT Survey Telescope (VST) van de European Southern Observatory (ESO) in Chili registreert Gaia's positie aan de hemel gedurende ongeveer 180 nachten per jaar.

"Dit is een spannende samenwerking tussen de grond en de ruimte, een van ESO's telescopen van wereldklasse gebruiken om de baanbrekende waarnemingen van ESA's miljardensterrenonderzoeker te verankeren, " zegt Timo Prusti, Gaia-projectwetenschapper bij ESA.

"De VST is het perfecte hulpmiddel om de beweging van Gaia te onderscheiden, " voegt Ferdinando Patat toe, hoofd van het ESO-bureau voor waarnemingsprogramma's. "Het gebruik van een van ESO's eersteklas faciliteiten op de grond om geavanceerde ruimtewaarnemingen te ondersteunen, is een mooi voorbeeld van wetenschappelijke samenwerking."

In aanvulling, de twee meter lange Liverpool-telescoop op La Palma, Canarische eilanden, Spanje, en het Las Cumbres Optical Global Telescope Network, die twee meter telescopen exploiteert in Australië en de VS, hebben Gaia de afgelopen vijf jaar ook geobserveerd als onderdeel van de Ground Based Optical Tracking (GBOT) -campagne.

"Gaia-waarnemingen vereisen een speciale observatieprocedure, " legt Monika Petr-Gotzens uit, die sinds 2013 de uitvoering van ESO's waarnemingen van Gaia coördineert. "Het ruimtevaartuig is wat we een 'bewegend doelwit' noemen, omdat het snel beweegt ten opzichte van achtergrondsterren - het volgen van Gaia is een hele uitdaging!"

In deze afbeeldingen is Gaia slechts een lichtpuntje tussen de vele sterren die de satelliet zelf heeft gemeten, dus nauwgezette kalibratie is nodig om deze verzameling waarnemingen om te zetten in zinvolle gegevens die kunnen worden opgenomen in de bepaling van de baan van de satelliet.

Hiervoor moesten gegevens van Gaia's tweede release worden gebruikt om de sterren te identificeren in elk van de afbeeldingen die in de afgelopen vijf jaar zijn verzameld en om de positie van de satelliet aan de hemel te berekenen met een precisie van 20 milliboogseconden of beter (één boogseconde is gelijk aan de grootte van een euro munt gezien vanaf een afstand van ongeveer vier kilometer).

"Dit is een uitdagend proces:we gebruiken Gaia's metingen van de sterren om de positie van het Gaia-ruimtevaartuig te kalibreren en uiteindelijk zijn metingen van de sterren te verbeteren, " legt Timo uit.

De waarnemingen op de grond bieden ook belangrijke informatie om de bepaling van Gaia's snelheid door de ruimte te verbeteren, die met de nauwkeurigheid van enkele millimeters per seconde bekend moet zijn. Dit is nodig om een ​​fenomeen te corrigeren dat bekend staat als aberratie van licht - een schijnbare vervorming in de richting van binnenkomend licht als gevolg van de relatieve beweging tussen de bron en een waarnemer - op een manier die vergelijkbaar is met het kantelen van je paraplu tijdens het lopen door de regen.

"Na zorgvuldige en langdurige gegevensverwerking, we hebben nu de nauwkeurigheid bereikt die nodig is om de grondobservaties van Gaia te implementeren als onderdeel van de baanbepaling, " zegt Martin Altmann, leider van de GBOT-campagne van het Astronomisches Rechen-Institut, Centrum voor Astronomie van de Universiteit van Heidelberg, Duitsland, die nauw samenwerkt met collega's van het Observatorium van Parijs in Frankrijk.

De GBOT-informatie zal worden gebruikt om onze kennis van de baan van Gaia te verbeteren, niet alleen in toekomstige waarnemingen, maar ook voor alle gegevens die de afgelopen jaren vanaf de aarde zijn verzameld, wat leidt tot verbeteringen in de dataproducten die in toekomstige releases zullen worden opgenomen.