Förra året, ESA:s Gaia-uppdrag hjälpte astronomer att göra unika observationer av Neptunus största måne, Triton, när den passerade framför en avlägsen stjärna. Detta är en förhandstitt på den fantastiska kvaliteten och mångsidigheten hos Gaia-data som kommer att släppas i april.

När en liten solsystemkropp som en måne eller en asteroid passerar framför en stjärna och tillfälligt blockerar dess ljus, ockultationen är en extraordinär chans för astronomer att studera egenskaperna hos förgrundsobjektet. Och, självklart, ju mer exakt förutsägelse av båda objektens positioner på himlen, desto bättre observationer.

Det här är varför, när en grupp astronomer planerade att observera den sällsynta ockultationen av en avlägsen stjärna av Neptunus måne Triton den 5 oktober 2017, de gjorde en särskild begäran till Gaia-teamet.

Astronomerna, ledd av Bruno Sicardy från Pierre and Marie Curie University och observatoriet i Paris, Frankrike, hade använt alla tillgängliga observationer för att beräkna vägen som månens skugga skulle svepa över vår planet. Inom mindre än tre minuter, ockultationen skulle först korsa Europa och Nordafrika, snabbt på väg mot Nordamerika.

De visste att någonstans, inom denna par tusen kilometer breda sträcka, skulle ligga en mycket speciell tunn remsa, endast cirka 100 km tvärs över. Observatörer placerade på denna remsa skulle vara perfekt i linje med både Triton och den avlägsna stjärnan, och kan därför se den så kallade centralblixten.

Denna skarpa ljusning av stjärnan sker halvvägs genom ockultationen, och orsakas av fokusering av stjärnljuset av djupa lager i månens atmosfär – cirka 10 km över ytan. Den centrala blixten innehåller all viktig information för att studera profilen för Tritons atmosfär och eventuell närvaro av dis i den.

För att begränsa de bästa platserna för att observera ockultationen, och möjligen blixten, astronomerna vände sig till Gaia och dess oöverträffade exakta mätningar av positionerna för mer än en miljard stjärnor.

De fick en första uppskattning med hjälp av stjärnans position från den första batchen av Gaia-data (Gaia DR1), som släpptes offentligt 2016. kunskap om stjärnans rätta rörelse – hur den rör sig över himlen under åren – skulle avsevärt förbättra deras uppskattning.

Så de närmade sig Gaia-teamet, ber om att få extra information om stjärnans rörelse över himlen från den kommande andra versionen av Gaia-data (Gaia DR2), som är planerad till 25 april 2018.

Efter att ha insett vikten av dessa observationer, Gaia-teamet publicerade inte bara den preliminära positionen och korrekta rörelsen för den ockulta stjärnan från DR2, men också positionerna för 453 andra stjärnor som skulle kunna användas för att förfina uppskattningen av Tritons omloppsbana. Med denna ytterligare information, de beräknade igen platsen för den tunna remsan där den centrala blixten skulle observeras, flyttar den ungefär 300 km söderut från den tidigare förutsägelsen.

Kom 5 oktober, ett stort samarbete av professionella såväl som amatörastronomer spridda över tre kontinenter var redo att observera Tritons ockultation på mer än hundra stationer.

Nästan åttio av dem kunde övervaka fenomenet, och den förbättrade förutsägelsen av observationsplatser baserat på de speciellt släppta, preliminära data från Gaia DR2 ledde till tjugofem framgångsrika upptäckter av den centrala blixten, från Spanien och Portugal till södra Frankrike och norra Italien. Astronomerna är nu upptagna med att analysera data som samlats in under denna kampanj för att lära sig mer om atmosfären i Triton.

Denna ockultation var ett sällsynt tillfälle att upptäcka möjliga förändringar i Tritons atmosfärstryck nästan trettio år efter flygningen av NASA:s Voyager-sond i augusti 1989. Observationer av den centrala blixten kan också ge unik information för att upptäcka möjliga vindar nära Tritons yta; aktuell analys av data indikerar en tyst och stilla atmosfär.

Med frigörandet av positionen, parallax och egenrörelse av mer än 1,3 miljarder stjärnor mätt med oöverträffad noggrannhet, Gaia kommer att tillhandahålla en ovärderlig resurs för alla grenar av astrofysik. Det kommer också att vara till stor hjälp för professionella och amatörastronomer som kommer att planera observation av stjärnockultationer av solsystemkroppar i framtiden, inklusive en annan stjärna av Triton den 6 oktober 2022.