Gaia (luotain)

Gaia (lyhenne sanoista Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) on Euroopan avaruusjärjestön (ESA) teleskooppi-avaruustutkimusasema, joka laukaistiin avaruuteen 19. joulukuuta 2013. Se tekee havaintotoimintansa Maan ja Auringon Lagrangen pisteeseen L2. 

Gaian tarkoituksena on kartoittaa noin miljardi Linnunradan tähteä (1% galaksin tähtimäärästä) ja koostaa niistä kotigalaksimme kolmiulotteinen kartta. Lisäksi mitataan tähtien väri, koostumus ja liikesuunta. Kartoitus on tähtimäärältään 20 kertaa aiempia vastaavia suurempi.

Laukaisun jälkeen tähtien kuvaamiseen arvioidaan kuluvan viisi vuotta, ja kolmiulotteisen kartan kokoamiseen tiedoista vielä kolme vuotta.

Gaian sivutavoitteena on uusien tähtien ja muiden taivaankappaleiden löytäminen ja Maan ja Auringon välisen "sokean pisteen" tutkimus. Kyseessä on taivaan alue, jonka tarkkailemista Maasta käsin Auringon kirkkaus häiritsee huomattavasti. Alueella on mm. suuri Ateenien asteroidiryhmä.

Projekti 
Gaia oli alun perin tarkoitus laukaista lokakuussa 2013. Laukaisua jouduttiin kuitenkin lykkäämään toisessa, kiertoradalla jo olevassa satelliitissa huomattujen teknisten ongelmien vuoksi. Jotkin Gaian käyttämistä komponenteista ovat samoja kuin ne, jotka ovat osallisena toisen satelliitin teknisissä ongelmissa. Kyseiset osat vaihdettiin ennen Gaian laukaisua.

Gaia laukaistiin Ranskan Guyanasta venäläisellä Sojuz-kantoraketilla joulukuussa 2013. Lentoa johdetaan ESAn ESOC-lennonjohtokeskuksesta Saksasta. Gaia lähetetään Aurinkoa kiertävälle radalle noin 1,5 miljoonaa kilometriä Maata kauempana olevaan Lagrangen pisteeseen L2.

Gaia-projektin kulut ovat noin 470 miljoonaa euroa, josta avaruusalukseen ja sen hyötykuormaan kuluu 240 miljoonaa euroa. Satelliitin rakentaa eurooppayhtiö EADS Astrium. Projektin johtokeskus sijaitsee Toulousessa.

Gaia poistetaan käytöstä näillä näkymin vuonna 2025. Jäljellä olevalla polttoaineella luotain siirretään pois Lagrangen pisteestä, riittävän kauas James Webb -avaruusteleskoopista.

Ominaisuudet
Gaian massa on 2030 kg ja se kuljettaa 270 kg ajoainetta. Aluksen tiedelaitteiden massa on noin 800 kg. Alus tuottaa 1900 W sähkötehoa ja varavoimana on 60 Ah Litium-paristo.
Aluksen korkeus on 3 metriä ja aurinkopaneeli avattuna sen halkaisija on 9,5 metriä. Alus on kolmiakselistabiloitu ja säätää asentoaan mikrotrustereilla.

Alus sisältää kaksi optista teleskooppia, jotka määrittävät tähtien sijainnit. Ne toimivat yhdessä kolmen tieteellisen instrumentin kanssa.

Aluksen pääteleskoopin apertuuri on 1,4 m × 0,5 m ja polttoväli on 35 metriä ja sen instrumenttina on noin 200 CCD-kameraa, joissa kussakin on 4 500×1 966 pikseliä. Aluksen muistikapasiteetti on 8 gigabittiä. Aluksen tietokone perustuu uusimpaan eurooppalaiseen avaruusalusten ERC 32-prosessoriin.

Gaia mittaa tähtien ja muiden kirkkaiden kappaleiden etäisyyksiä parallaksin avulla. Lisäksi se mittaa tähtien liikkeitä.

Tieteelliset tavoitteet 
Gaian odotetaan kartoittavan yli miljardi Linnunradan tähteä (jotka ovat magnitudiltaan yli 20), joista jokaisen paikka määritetään noin sata kertaa Gaian viiden toimintavuoden aikana. Jokaisen tähden ominaisliike, etäisyys ja kirkkaudenvaihtelut rekisteröidään. Tuloksena on kolmiulotteinen kartta galaksimme Maahan näkyvistä tähdistä. Tähtien lisäksi Gaian uskotaan löytävän spektrometrian avulla useita uusia eksoplaneettajärjestelmiä, ruskeita kääpiöitä, galakseja ja kvasaareja, sekä aurinkokunnan sisältä satoja tuhansia uusia asteroideja. Lisäksi se tekee tarkempia tutkimuksia yleisen suhteellisuusteorian paikkansapitävyydestä.

Tieteelliset tulokset 
Ensimmäinen suurempi tuloskokonaisuus julkaistiin syyskuussa 2016. 14 ensimmäisen toimintakuukauden havainnoista koostetussa kartassa on yli miljardi Linnuradan tähteä. Näistä on mukana kirkkaudet ja sijainnit. Lisäksi mukana on kahden miljoonan tähden etäisyydet ja liikenopeudet. Kesäkuussa 2022 ESA julkaisee tarkat tiedot kahden miljardin tähden havainnoista.

Tähtien liikkeiden perusteella on havaittu, että kymmenen miljardia vuotta sitten toinen galaksi törmäsi Linnunrataan. Toinen iso törmäys tapahtui 5 miljardia vuotta sitten. Pienempiä törmäyksiä on tapahtunut toistakymmentä.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Gaia ESAn sivuilla
Gaia in Depth
Gaia ESA Spacecraft Operationsin sivuilla
Gaian tiedeyhteisölle suunnatut sivut
Tiedetuubi - Gaia

Avaruusteleskoopit
ESA
Vuoden 2013 avaruustoiminta