Även om de är mest kända för sina undersökningar av stjärnorna och kartläggning av Vintergatan i tre dimensioner, ESA:s Gaia har många fler strängar. Bland dem, dess bidrag till vår förståelse av asteroiderna som skräpar ner solsystemet. Nu, för första gången, Gaia tillhandahåller inte bara information som är avgörande för att förstå kända asteroider, den har också börjat leta efter nya, tidigare okänt för astronomer.

Sedan den började sin vetenskapliga verksamhet 2014, Gaia har spelat en viktig roll för att förstå solsystemobjekt. Detta var aldrig huvudmålet för Gaia – som kartlägger ungefär en miljard stjärnor, ungefär 1 % av stjärnpopulationen i vår galax – men det är en värdefull bieffekt av dess arbete. Gaias observationer av kända asteroider har redan tillhandahållit data som används för att karakterisera banorna och fysiska egenskaperna hos dessa steniga kroppar mer exakt än någonsin tidigare.

"Alla asteroider vi hittills studerat var redan kända för astronomisamhället, " förklarar Paolo Tanga, Planetforskare vid Observatoire de la Côte d'Azur, Frankrike, ansvarig för behandlingen av solsystemobservationer.

Dessa asteroider identifierades som fläckar i Gaia-data som fanns i en bild och försvann i en som togs en kort tid senare, vilket tyder på att de i själva verket var föremål som rörde sig mot de mer avlägsna stjärnorna.

När den väl har identifierats, rörliga föremål som hittas i Gaia-data matchas mot kända asteroidbanor för att berätta vilken asteroid vi tittar på. "Nu, " fortsätter Tanga, "för första gången, vi hittar rörliga föremål som inte kan matchas med någon katalogiserad stjärna eller asteroid."

Processen att identifiera asteroider i Gaia-data börjar med en kodbit känd som programvaran Initial Data Processing (IDT) – som till stor del utvecklades vid universitetet i Barcelona och körs vid databehandlingscentret vid European Space Astronomy Center (ESAC) ), ESA:s etablering i Spanien.

Denna programvara jämför flera mätningar gjorda av samma område och pekar ut objekt som observeras men som inte kan hittas i tidigare observationer av området. Dessa är sannolikt inte stjärnor men, istället, solsystemobjekt som rör sig över Gaias synfält. När den väl hittats, extremvärdena behandlas av en mjukvarupipeline vid Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) datacenter i Toulouse, Frankrike, som är tillägnad solsystemobjekt. Här, källan är korsmatchad med alla kända mindre kroppar i solsystemet och om ingen matchning hittas, då är källan antingen en helt ny asteroid, eller en som bara har skymtats tidigare och som aldrig har fått sin omloppsbana exakt karakteriserad.

Även om tester har visat att Gaia är mycket bra på att identifiera asteroider, det har hittills funnits betydande hinder för att upptäcka nya. Det finns områden på himlen så trångt att det gör IDT:s jobb med att matcha observationer av samma stjärna mycket svårt. När den inte gör det, ett stort antal missmatchningar hamnar i solsystemets objekts pipeline, förorenar data med falska asteroider och gör det mycket svårt att upptäcka nya.

"I början, vi blev besvikna när vi såg hur rörig data var med felaktigheter, " förklarar Benoit Carry, Observatoire de la Côte d'Azur, Frankrike, som är ansvarig för att välja Gaia alert-kandidater. "Men vi har kommit på sätt att filtrera bort dessa oöverensstämmelser och de fungerar! Gaia har nu hittat en asteroid som knappt observerats tidigare."

Asteroiden i fråga, smeknamnet Gaia-606, hittades i oktober 2016 när Gaia-data visade en svimning, rörlig källa. Astronomer började omedelbart arbeta och kunde förutsäga den nya asteroidens position sett från marken under en period av några dagar. Sedan, vid Observatoire de Haute Provence (södra Frankrike), William Thuillot och hans kollegor Vincent Robert och Nicolas Thouvenin (Observatoire de Paris/IMCCE) kunde rikta ett teleskop mot de förutspådda positionerna och visa att detta verkligen var en asteroid som inte matchade omloppsbanan för något tidigare katalogiserat solsystemobjekt.

Dock, trots att den inte finns i någon katalog, en mer detaljerad kartläggning av den nya omloppsbanan har visat att det redan finns några få observationer av objektet. Detta är inte ovanligt med nya upptäckter där, som med Gaia-606 (nu omdöpt till 2016 UV56), objekt som först verkar helt nya visar sig vara omobservationer av objekt vars tidigare observationer inte var tillräckliga för att kartlägga deras banor.

"Det här var verkligen en asteroid som inte fanns i någon katalog, och det är ett spännande fynd!" förklarar Thuillot. "Så även om vi inte kan hävda att detta är den första riktiga asteroidupptäckten från Gaia, det är helt klart väldigt nära och visar hur nära vi är att hitta ett aldrig tidigare sett solsystemobjekt med Gaia."

Gaia-606 hittades i huvudasteroidbältet, vilket inte är förvånande med tanke på hur många asteroider som finns där. Dock, Gaia tillhandahåller också data från delar av himlen som inte i stor utsträckning observerats av befintliga markbaserade undersökningar, vilket ger den möjlighet att hitta asteroider i områden där andra inte skulle leta. Ett sådant område är ett område nära solen sett från jorden. Observationer görs från jorden under natten när vinkeln mellan någon källa och solen är ganska stor, medan Gaia kan göra observationer när som helst och så observera föremål mycket närmare solen. Detta ger Gaia den spännande potentialen att observera asteroider som kretsar i jordens omloppsbana – dessa är kända som Atira-asteroider och bara sexton är för närvarande kända.

Gaia har också potential att göra upptäckter på höga ekliptiska breddgrader. Inte för att markbaserade undersökningar av solsystemobjekt inte kan observera där, utan för att de inte gör det. De allra flesta asteroider finns i ekliptikplanet och, som ett resultat, det är här som de flesta undersökningar koncentrerar sina ansträngningar. Gaia har inga sådana fördomar och skannar hela himlen, ger det möjlighet att upptäcka nya asteroider i mindre trånga områden som missats av andra undersökningar.

"Medan Gaias primära roll inom solsystemvetenskapen fortfarande är dess förmåga att karakterisera rörelser och fysiska egenskaper hos kända asteroider, det har nu visat att det också kan spela en roll för att hitta nya, lägga till sin ständigt växande katalog av solsystemobjekt, avslutar Tanga.