Under 1700 -talets senare år, astronomerna William och Caroline Herschel började räkna stjärnor. William kallade tekniken "stjärnmätning" och hans mål var att bestämma formen på vår galax.

Ända sedan 1609, när Galileo lyfte sitt teleskop till den dimmiga ljusfläcken som kallas Vintergatan och såg att den bestod av otaliga svaga stjärnor vars ljus allt suddigt samman, vi har vetat att det finns olika antal stjärnor i olika riktningar i hela rymden. Det betyder att vår lokala samling av stjärnor, galaxen, måste ha en form. Herschel gav sig ut för att ta reda på vilken form det var.

Han använde ett stort teleskop, tjugo fot (610 cm) i längd, monterad mellan höga träramar för att svepa ut en stor cirkel på himlen som passerade genom Vintergatan i rät vinkel. Han delade sedan upp denna cirkel i mer än 600 regioner och räknade eller uppskattade antalet stjärnor i varje.

Med denna enkla teknik producerade Herschels den första formuppskattningen för galaxen. Snabbspolning framåt till 2000-talet och nu använder forskare stjärnantal för att söka efter dolda stjärnkluster och satellitgalaxer. De letar efter regioner där stjärnornas täthet stiger högre än förväntat. Dessa fläckar kallas stjärnöverdensiteter.

Tillbaka 1785, Herschels cirkulära spår passerade nära den ljusaste stjärnan på natthimlen Sirius. Nu, forskare som utvinner de första data som släpptes från ESA:s rymdfarkost Gaia har återbesökt det särskilda området på himlen och gjort en anmärkningsvärd upptäckt.

De har avslöjat en stor stjärnhop som kunde ha upptäckts för mer än ett och ett halvt sekel sedan om den inte varit så nära Sirius.

Klustret upptäcktes av Sergey E. Koposov, sedan vid University of Cambridge (UK) och nu vid Carnegie Mellon University Pennsylvania (USA), och hans kollegor. De har letat efter stjärnhopar och satellitgalaxer i olika undersökningar under det senaste decenniet. Det var naturligt för dem att göra detta med Gaia-uppdragets första datasläpp.

Gaia är Europeiska rymdorganisationens astrometriuppdrag. Samla positioner, ljusstyrkor och ytterligare information för mer än en miljard ljuskällor, dess data tillåter inget mindre än den mest exakta ”stjärnmätningen” någonsin.

Nuförtiden görs den mödosamma uppgiften att räkna stjärnorna av datorer, men resultaten måste fortfarande granskas av människor. Koposov finkammade listan över överdensiteter när han såg det massiva klustret. Först verkade det för bra för att vara sant.

"Jag trodde att det måste vara en artefakt relaterad till Sirius, "säger han. Ljusa stjärnor kan skapa falska signaler, kallas artefakter, att astronomer måste vara noga med att inte missta sig för stjärnor. Ett tidigt papper från Gaia-teamet hade till och med diskuterat artefakter runt Sirius med hjälp av en närliggande fläck av himlen till den Koposov tittade på.

Även om han gick vidare och hittade en annan överdensitet som såg lovande ut, hans sinne ville hela tiden återvända till den första. "Jag trodde, 'Det är konstigt, vi borde inte ha så många artefakter från Sirius.' Så jag gick och tittade på den igen. Och jag insåg att det också var ett äkta föremål, " han säger.

Dessa två objekt fick namnet:Gaia 1 för objektet som ligger nära Sirius, och Gaia 2, som är nära planet för vår galax, och båda publicerades vederbörligen. I synnerhet Gaia 1 innehåller tillräckligt med massa för att göra några tusen stjärnor som solen, ligger 15 tusen ljusår bort, och spridda över 30 ljusår. Det betyder att det är ett massivt stjärnkluster.

Samlingar av stjärnor som Gaia 1 kallas öppna hopar. De är stjärnfamiljer som alla bildas tillsammans och sedan gradvis sprids runt galaxen. Vår egen sol bildades mycket troligt i en öppen klunga. Sådana sammansättningar kan berätta om stjärnbildningshistorien för vår galax. Att hitta en ny som lätt kan studeras ger redan utdelning.

"Åldern är av stort intresse, " säger Jeffrey Simpson, Australian Astronomical Observatory, som utförde uppföljningsobservationer med kollegor med hjälp av det 4 meter höga anglo-australiska teleskopet vid Siding Springs Observatory, Australien.

Identifiera 41 medlemmar i klustret, Simpson och kollegor fann att Gaia 1 är ovanlig på minst två sätt. För det första, den är cirka 3 miljarder år gammal. Detta är konstigt eftersom det inte finns många kluster med denna ålder i Vintergatan.

Vanligtvis är kluster antingen yngre än några hundra miljoner år – dessa är de öppna hoparna – eller äldre än 10 miljarder år – dessa är en distinkt klass som kallas klothopar, som finns bortom huvuddelen av stjärnorna i vår galax. Att vara i medelåldern, Gaia 1 kan representera en viktig bro i vår förståelse mellan de två populationerna.

För det andra, dess bana genom galaxen är ovanlig. De flesta öppna kluster ligger nära galaxens plan men Simpson fann att Gaia 1 flyger högt ovanför den innan den duckar ner och passerar under. "Det kan gå så mycket som en kiloparsek (mer än 3000 ljusår) över och under planet, " säger han. Cirka 90 % av klustren går aldrig mer än en tredjedel av detta avstånd.

Simuleringar av kluster med banor som Gaia 1 upptäcker att de är avskalade från stjärnor och sprids av dessa höghastighets "planpassager". Det strider mot åldersuppskattningen.

"Vårt fynd att Gaia 1 är tre miljarder år gammal är märkligt eftersom modellerna inte skulle överleva i närheten av lika länge. Mer forskning krävs för att försöka förena detta, säger Simpson.

För att testa en möjlig förklaring, Alessio Mucciarelli, Universita' degli Studi di Bologna, Italien och kollegor undersökte den kemiska sammansättningen av Gaia 1. En sådan studie har förmågan att se om klungan bildades utanför galaxen och har fastnat för att falla in.

"Stjärnornas kemiska sammansättning kan betraktas som en "genetisk" signatur av deras ursprung. Om en stjärnhop bildades i en annan galax, dess kemiska sammansättning kommer att vara annorlunda med avseende på vår galax, säger Mucciarelli.

De fann att kompositionerna var praktiskt taget identiska med de som förväntades om Gaia 1 bildades i Vintergatan - så pusslet kvarstår.

Nu hoppas Mucciarelli att skillnaden kan försvinna när Gaia släpper mer data. "Även om orbitalparametrarna verkar antyda en speciell omloppsbana, deras osäkerheter är tillräckligt stora för att förhindra några säkra slutsatser. Mer exakta omloppsparametrar kommer att erhållas med den andra Gaia-datareleasen och vi kommer bättre att förstå om Gaia 1:s omloppsbana är märklig eller inte, " han säger.

Förutom att hitta nya kluster, Gaia-data visar sig vara användbara för att kolla upp verkligheten av tidigare rapporterade associationer av stjärnor. "Med hjälp av Gaia -data kan jag se stjärnor som delar samma rörelse. Så jag kan bekräfta vilka som bildar verkliga öppna kluster, säger Andrés E. Piatti, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Argentina.

Han publicerade nyligen en studie som visade att tio av femton tidigare publicerade öppna kluster inte alls var stjärnhopar, de var bara statistiska fläckar där många orelaterade stjärnor råkade passera i olika riktningar genom samma område i rymden.

Det är mödosamt men livsviktigt arbete. "Ingen vill ägna sitt liv åt det här, säger Piatti, "men det är nödvändigt. Om vi ​​kan bestämma den verkliga storleken på klusterpopulationen kan vi lära oss mycket om de processer som galaxen har genomgått under sin livstid."

Inom astronomi, den mest kända listan över stjärnhopar, nebulosor och galaxer sammanställdes av astronom och kometjägare, Charles Messier, på 1700-talet. Omedveten om vikten av dessa föremål, han designade sin katalog för att stoppa den frustration som han och andra astronomer kände över att förväxla ett av dessa "deep-sky-objekt" för en närliggande komet.

Den ursprungliga katalogen omfattade 110 föremål. Om det inte hade varit för bländningen från Sirius som döljer utsikten, Gaia 1 skulle ha varit tillräckligt ljus och självklar för att också ha hamnat på den listan. Och det finns all anledning att tro att det kommer fler, tack vare Gaia.

Nästa datasläpp kommer att ge korrekta korrekta rörelser och avstånd till ett aldrig tidigare skådat antal stjärnor, som kan användas för att mer effektivt hitta stjärnhopar som var begravda för djupt i stjärnfältet eller var för diffusa eller för avlägsna för att kunna ses tidigare.

Det finns alltid möjlighet att hitta något helt nytt också. "Jag hoppas att vi med nästa datasläpp också kan hitta några nya klasser av objekt, säger Simpson.

För astronomerna redo att utforska Gaia -data, äventyret har bara börjat. Gaias andra dataframgivning är planerad till april 2018. Efterföljande dataframsläpp är planerade till 2020 och 2022.