Saturn, Jupiter und die Milchstraße am 19. Juni 2020 um 01:21 Uhr über Eisingen

Satellitenmission Gaia vervollständigt dritten Sternenkatalog

Die Geheimnisse unserer Galaxie zu entschlüsseln und die Milchstraße dabei zu kartieren, ist eines der Hauptziele der Satellitenmission Gaia. Diesem Ziel ist die Mission am 13. Juni 2022 mit der Veröffentlichung des kompletten dritten Sternenkatalogs ein Stück nähergekommen: Rund 1,8 Milliarden Himmelsobjekte wurden dafür von Gaia beobachtet und vermessen. Bis zum voraussichtlichen Missionsende im Jahr 2025 soll so der mit rund zwei Milliarden Himmelskörpern bislang größte und auch genaueste Sternenkatalog entstehen.

Bislang größte Zählung von Doppelsternen

„In den letzten 34 Monaten konnte Gaia viele neue Erkenntnisse gewinnen und den bisherigen Katalog deutlich erweitern“, erklärt Dr. Alessandra Roy, Gaia-Projektleiterin in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „So enthalten die Daten die Positionen von rund 156.000 kleinen Körpern in unserem Sonnensystem, wie etwa Asteroiden. Ein weiteres Highlight ist die größte Zählung von Doppelsternsystemen in der Milchstraße, die bislang stattgefunden hat und die von entscheidender Bedeutung ist, um die Entstehung von Sternen zu verstehen.“ Außerdem konnten zahlreiche Transits von Exoplaneten, also das vorbeiziehen der Planeten vor ihrem Stern, beobachtet und dokumentiert werden.

Um die wissenschaftlichen Ziele zu erreichen, muss Gaia fast ununterbrochen Hunderte von Himmelsobjekte pro Sekunde erfassen. Dabei kartiert die Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA die Objekte in der Milchstraße in drei Dimensionen, indem sie deren Positionen, ihre Entfernungen von der Erde und ihre Geschwindigkeiten in Richtung Erde misst. Die wissenschaftlichen Instrumente an Bord können die scheinbare Bewegung der Sterne am Himmel, die durch die jährliche Umlaufbahn der Erde um die Sonne verursacht wird (Parallaxen der Sterne), bestimmen und von ihren realen Bewegungen durch die Galaxie unterscheiden.

Selbst für die nächsten Sterne ist die scheinbare Bewegung winzig: Sie ist kleiner als eine Bogensekunde. Gaia misst die Position der Sterne mit einer Genauigkeit von rund einer 20 Millionstel Bogensekunde. „Dies entspricht der Messung des Durchmessers eines menschlichen Haares, wenn der Beobachter 1000 Kilometer weit vom Haar entfernt positioniert ist“, verdeutlicht Dr. Roy. „Aber die Sonde kann mehr als das: Sie bestimmt auch die Helligkeit, Temperatur und chemische Zusammensetzung sowie das Alter der fast zwei Milliarden beobachteten Objekte.“ Alle diese Parameter sind wichtig, um den Lebenszyklus und die Herkunft der beobachteten Sterne zu verstehen.

„Big Data“ aus dem All

Verarbeitet werden die riesigen Datenmengen aus dem All vom „Data Processing and Analysis Consortium“ (DPAC). Das DPAC ist eine Kooperation von rund 400 Forschenden sowie Softwareingenieurinnen und -ingenieuren, die in sechs verschiedenen Rechenzentren in ganz Europa arbeiten. Die so aufbereiteten Daten werden von Forschenden weltweit bereits erfolgreich genutzt: Seit Beginn der Mission waren die Informationen von Gaia die Grundlage für rund 8000 wissenschaftliche Veröffentlichungen.

Die Gaia-Sonde im Weltall
Die Gaia-Sonde im Weltall – Bild: ESA/ATG medialab Hintergrund: ESO/S. Brunier

Dabei hat die Erfassung von Himmelsobjekten eine lange Tradition: Der erste Sternenkatalog wurde im zweiten Jahrhundert v. Chr. von dem griechischen Astronomen Hipparchos von Nicäa erstellt. Seitdem wurden die Aufzeichnungen immer präziser. Aber Kataloge von Sternpositionen, die vom Boden aus beobachtet wurden, sind in ihrer Genauigkeit durch die Turbulenzen der Erdatmosphäre begrenzt. Die ESA-Mission Hipparcos (1989-1993) war die erste Weltraummission dieser Art und kartierte etwa 120.000 Sterne. Der endgültige Gaia-Katalog wird 10.000 bis 20.000 Mal größer sein als der von Hipparcos, da er Messungen der physikalischen Parameter und 3D-Positionen von etwa einem Prozent der hundert Milliarden Sterne in unserer Galaxis enthalten wird. Die Genauigkeit der Gaia-Informationen übertreffen die alten Daten zudem um das 20- bis 50-Fache.

Im Jahr 2013 startete die Mission Gaia in den Orbit und sammelt seither wissenschaftliche Daten. Die Veröffentlichung dieser Informationen wird aufgrund der gewaltigen Datenmengen in einzelne Kataloge aufgeteilt: Bereits die erste Veröffentlichung, die im September 2014 stattfand, umfasste die Parallaxen und die Eigenbewegungen von rund zwei Millionen Sternen. Die zweite Gaia-Veröffentlichung im April 2018 enthielt bereits 1,3 Milliarden Messungen und war noch genauer als die erste. Der dritte Katalog wurde in zwei Teile geteilt: die vorzeitige Datenveröffentlichung (eDR3), die im Dezember 2020 veröffentlicht wurde, und die heutige vollständige dritte Datenveröffentlichung (DR3).

Für die Zukunft sind derzeit zwei weitere Veröffentlichungen geplant. Der vierte Gaia-Katalog wird auf Daten der ersten fünf Jahre seit dem Start von Gaia basieren und soll bis Ende 2025 veröffentlicht werden. Er wird sowohl vollständige astrometrische und photometrische Daten für fast zwei Milliarden Sterne enthalten, als auch eine Liste veränderlicher Sterne, multipler Sternsysteme und Exoplaneten. Aufgrund einer möglichen Missionsverlängerung bis 2025 ist ein fünfter Katalog vorgesehen, der voraussichtlich im Jahr 2030 publiziert werden soll.

Die neuen Gaia-Daten können seit dem 13. Juni 2022, 12:00 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit, im Gaia-Archiv abgerufen werden:

https://gea.esac.esa.int/archive/

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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