ESA's Gaia-ruimteobservatorium is een ambitieuze missie om een ​​driedimensionale kaart van onze melkweg te construeren door middel van zeer nauwkeurige metingen van meer dan een miljard sterren. Echter, op zijn reis om verre zonnen in kaart te brengen, Gaia brengt een revolutie teweeg in een veld dat veel dichter bij huis ligt. Door de sterren nauwkeurig in kaart te brengen, het helpt onderzoekers verloren asteroïden op te sporen.

Sterren gebruiken om asteroïden te spotten

Gaia brengt de melkweg in kaart door herhaaldelijk de hele lucht te scannen. In de loop van zijn geplande missie, het observeerde elk van zijn meer dan een miljard doelsterren ongeveer 70 keer om te bestuderen hoe hun positie en helderheid in de loop van de tijd veranderen.

De sterren staan ​​zo ver van de aarde dat hun bewegingen tussen afbeeldingen erg klein zijn, vandaar dat Gaia hun posities zo nauwkeurig moet meten om zelfs maar een verschil op te merken. Echter, soms ziet Gaia zwakke lichtbronnen die aanzienlijk van het ene beeld van een bepaald deel van de lucht naar het volgende bewegen, of worden zelfs maar in een enkele afbeelding gespot voordat ze verdwijnen.

Om zo snel door Gaia's gezichtsveld te bewegen, deze objecten moeten veel dichter bij de aarde worden geplaatst.

Door de posities van deze objecten te vergelijken met de catalogi van bekende zonnestelsellichamen, veel van deze objecten blijken bekende asteroïden te zijn. Sommige, echter, worden geïdentificeerd als potentieel nieuwe detecties en worden vervolgens opgevolgd door de astronomiegemeenschap via het Gaia Follow-Up Network for Solar System Objects. Door dit proces, Gaia heeft met succes nieuwe asteroïden ontdekt.

Gevonden voorwerpen

Deze directe asteroïde-waarnemingen zijn belangrijk voor wetenschappers van het zonnestelsel. Echter, Gaia's zeer nauwkeurige metingen van de posities van sterren zorgen voor een nog indrukwekkender, maar indirect, voordeel voor het volgen van asteroïden.

"Als we een asteroïde observeren, we kijken naar zijn beweging ten opzichte van de achtergrondsterren om zijn baan te bepalen en te voorspellen waar hij in de toekomst zal zijn, " zegt Marco Micheli van ESA's Near-Earth Object Coordination Center. "Dit betekent dat hoe nauwkeuriger we de posities van de sterren kennen, hoe betrouwbaarder we de baan kunnen bepalen van een asteroïde die voor hen passeert."

In samenwerking met de European Southern Observatory (ESO), Marco's team nam deel aan een observatiecampagne gericht op 2012 TC4, een kleine asteroïde die de aarde zou passeren. Helaas, sinds de asteroïde voor het eerst werd gezien in 2012, het was zwakker en zwakker geworden toen het zich van de aarde terugtrok, uiteindelijk onwaarneembaar worden. Waar het ten tijde van de komende campagne aan de hemel zou verschijnen, was niet goed bekend.

"Het mogelijke gebied van de hemel waar de asteroïde zou kunnen verschijnen, was groter dan het gebied dat de telescoop ooit kon waarnemen, " zegt Marco. "Dus moesten we een manier vinden om onze voorspelling van waar de asteroïde zou zijn te verbeteren."

"Ik keek terug naar de eerste waarnemingen van 2012. Gaia had sindsdien nauwkeurigere metingen gedaan van de posities van enkele sterren op de achtergrond van de afbeeldingen, en ik heb deze gebruikt om ons begrip van de baan van de asteroïde bij te werken en te voorspellen waar deze zou verschijnen."

"We richtten de telescoop op het voorspelde gebied van de hemel met behulp van de gegevens van Gaia en we vonden de asteroïde bij onze eerste poging."

"Ons volgende doel was om de positie van de asteroïde nauwkeurig te meten, maar we hadden heel weinig sterren in onze nieuwe afbeelding om als referentie te gebruiken. Er waren 17 sterren vermeld in een oudere catalogus en slechts vier sterren gemeten door Gaia. Ik heb berekeningen gemaakt met beide datasets."

"Later in het jaar, toen de asteroïde meerdere keren door andere teams was waargenomen en zijn baan beter bekend was, het werd duidelijk dat de metingen die ik deed met slechts vier Gaia-sterren veel nauwkeuriger waren dan die met de 17 sterren. Dit was echt geweldig."

De aarde veilig houden

Dezelfde techniek wordt toegepast op asteroïden die nooit verloren zijn gegaan, waardoor onderzoekers gegevens van Gaia kunnen gebruiken om hun trajecten en fysieke eigenschappen nauwkeuriger dan ooit tevoren te bepalen.

Dit helpt hen de populatiemodellen van asteroïden bij te werken en ons begrip te verdiepen van hoe de banen van asteroïden zich ontwikkelen, bijvoorbeeld, door subtiele dynamische effecten te meten die een sleutelrol spelen bij het duwen van kleine asteroïden in banen die ze zouden kunnen zien botsen met de aarde.

Dansen met daglicht

Om zulke nauwkeurige metingen van de posities van andere sterren te maken, Gaia heeft een gecompliceerde relatie met de onze.

Gaia draait om het tweede Lagrange-punt, L2, van het Zon-Aarde systeem. Deze locatie houdt de zon, Aarde en Maan allemaal achter Gaia, waardoor het een groot deel van de lucht kan observeren zonder hun inmenging. Het bevindt zich ook in een gelijkmatige thermische stralingsomgeving en ervaart een stabiele temperatuur.

Echter, Gaia mag niet helemaal in de schaduw van de aarde vallen, omdat het ruimtevaartuig nog steeds afhankelijk is van zonne-energie. Omdat de baan rond het L2-punt onstabiel is, kleine verstoringen kunnen zich ophopen en het ruimtevaartuig op weg naar een zonsverduistering zien.

Gaia's vluchtcontroleteam in ESA's ESOC-missiecontrolecentrum in Darmstadt is verantwoordelijk voor het aanbrengen van correcties in de baan van het ruimtevaartuig om het in de juiste baan en uit de schaduw van de aarde te houden. Ze zorgen ervoor dat Gaia een van de meest stabiele en nauwkeurige ruimtevaartuigen ooit blijft. Op 16 juli 2019, het team heeft met succes een cruciale eclipsvermijdingsmanoeuvre uitgevoerd, Gaia naar de uitgebreide fase van zijn missie brengen en het nog een aantal jaren in de lucht laten scannen.