Schatkist voor astronomen gaat open
Een sneak peek voor Amina Helmi
Amina Helmi (1970) bestudeert de structuur en vorming van de Melkweg. Al in haar proefschrift stelde ze dat ons Melkwegstelsel geleidelijk is gegroeid door dat kleinere stelsels erin werden opgenomen. Helmi probeert die aparte stelsels op te sporen en op die manier het ontstaan van de Melkweg te recontstrueren.
Ze ontving talrijke subsidies en werd in 2017 benoemd tot lid van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen. Helmi is al zo’n twintig jaar betrokken bij Gaia. Ze dacht aanvankelijk mee over het ontwerp van de missie. Ook was ze betrokken bij de bouw van de satelliet en de eerste datarelease in 2016.
Reyer Boxem
‘Voor astronomen is er een tijdperk vóór Gaia en een tijdperk ná Gaia’, zegt Amina Helmi. En ze overdrijft niet. Nog nooit is er zo’n enorme sprong geweest in de hoeveelheid data waar astronomen mee kunnen werken. Allemaal dankzij de Gaia-satelliet.
Gaia werd gelanceerd in 2013 door het Europese Ruimte-agentschap ESA en cirkelt rond de zon op 150 miljoen kilometer van de Aarde. Van daaruit observeert de satelliet meer dan een miljoen sterren, ongeveer een procent van alle sterren in de Melkweg. Met de data kunnen astronomen een gedetailleerde kaart van de kosmos maken.
Al één keer eerder, in september 2015, organiseerde ESA een data release met de positie en helderheid van 1,1 miljard sterren, plus de afstanden en bewegingsdata voor de helderste twee miljoen. Maar nu gaat het om de positie en helderheid van 1,7 miljard sterren. Gegevens over de afstand, beweging en kleur zijn er voor 1,3 miljard. ‘Het is erg moeilijk om te meten hoe sterren en objecten bewegen’, zegt Helmi. ‘Na een jaar van metingen was dat nog niet mogelijk. Maar nu wel. Er zullen heel veel nieuwe ontdekkingen worden gedaan met deze data.’
Grasduinen
Omdat de missie werd betaald door meer dan twintig Europese landen, maar ook de Verenigde Staten, Israel en andere landen meededen, komen de data voor iedereen tegelijk beschikbaar, en niet – zoals gebruikelijk is – eerst voor de groepen die het hebben gefinancierd. Dat betekent dat astronomen van over de hele wereld zich erop zullen storten, om zo snel mogelijk hun volgende paper te kunnen aanbieden aan een gezaghebbend tijdschrift.
Maar Helmi kan het iets rustiger aan doen. Zij mocht al eerder in de data grasduinen, omdat ze leiding geeft aan een groep die de gegevens moest valideren. De dataset is immers zo groot dat er nauwelijks iets is om het mee te verglijken. Om zeker te zijn dat er geen fouten in zijn geslopen, mochten sommige groepen – waaronder die van Helmi – de data checken door er ‘echte’ wetenschappelijke vragen aan te stellen op een aantal voorgelecteerde onderwerpen. ‘Maar we mochten geen modellen maken en moesten de vraag zo eenvoudig mogelijk beantwoorden.’
De data maten ook de beweging van de sterren binnen sterrenstelsels
Helmi en haar groep keken naar de bewegingen van bolvormige sterrenclusters: groepen sterren die buiten de Melkweg bewegen. ‘We keken ook naar kleine sterrenstelsels die zich in een baan rond de Melkweg bewegen, heel ver weg. Stelsels zoals de Magelhaense Wolk. Je kunt ze gebruiken om donkere materie in de Melkweg te meten of uitzoeken hoe sterrenstelsels en satellieten ontstaan.’
‘Absoluut fantastisch’
De data maten niet alleen de beweging van sterrenstelsels als geheel, maar zelfs die van de sterren erbinnenin. ‘En dat is absoluut fantastisch’, zegt Helmi. ‘De sterren bewegen op een geheel samenhangende manier die we nog nooit eerder zagen.’
Een artikel over haar pre-onderzoek in Astronomy an Astrophysics werd vandaag, woensdag, gepubliceerd. ‘Het is alleen moeilijk om te zeggen wat we precies hebben gevonden’, zegt Helmi. ‘Er is gewoon zo veel, met betrekking tot elk onderdeel van de astronomie. Het is een schatkist.’
Eén highlight is de ontdekking dat sommige satellieten door de ruimte bewegen in paren, space buddies, terwijl de helft redelijk samenhangend beweegt. ‘Niet echt samen, maar wel in een flow.’
Ze doen dit echter niet allemaal. ‘Daar was nog strijd over onder astronomen’, zegt Helmi. ‘Maar als we het niet hadden gevonden, dan hadden we een groot probleem met onze modellen.’
Galactische archeologie
Helmi kon weinig meer kon doen dan simpele vragen stellen in de tijd die ze had. ‘We hadden een deadline, waaraan we ons moesten houden’, zegt ze. ‘Het artikel moest gepubliceerd worden op de dag van de data release. Maar als je de data eenmaal ziet, wil je brein simpelweg méér. Wat betekent het allemaal?’
Nu kunnen we uitzoeken of we de zwaartekracht goed begrijpen
Deze dataset is zo rijk, zegt ze, dat zelfs een eenvoudige onderzoek al nieuwe dingen zal opleveren. ‘Het is echt razend moeilijk om binnen je grenzen te blijven.’
Helmi weet al wat ze wil gaan doen, nu de data beschikbaar zijn. ‘We proberen zwarte materie te begrijpen en te ontdekken hoe het de zwaartekracht beïnvloedt’, zegt ze. ‘Wanneer je beweging meet, dan meet je eigenlijk de kracht die een object in beweging zet. Zo kunnen we uitzoeken of we de zwaartekracht goed begrijpen.’
Daarnaast wil ze verder met haar eigen specialiteit. ‘Galactische archeologie. We gebruiken sterren om te achterhalen hoe de Melkweg is ontstaan. We hebben hier twintig jaar op gewacht.’
Het uitvouwen van het zonneschild van Gaia wordt getest op de Europese lanceerbasis Kuru in Frans Guyana.