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GAIA
Daten zu 1,69 Milliarden Sternen
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie und des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam
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25. April 2018

Viele Astronomen dürften jetzt erst einmal für einige Zeit beschäftigt sein: Mit der heutigen zweiten Datenveröffentlichung der ESA-Astrometriemission Gaia stehen den Forschern nun nicht nur Positionen und Helligkeiten von 1,7 Milliarden Sternen zur Verfügung, sondern auch zahlreiche andere Daten, die mehr über die Sterne der Milchstraße verraten - und nicht nur über die.

Gaia

Gaia-Aufnahme unserer Milchstraße und benachbarter Galaxien, basierend auf Messungen von fast 1,7 Milliarden Sternen. Bild: ESA/Gaia/DPAC [Großansicht]

Nach 22 Monaten Beobachtung erfolgte heute die mit Spannung erwartete zweite Datenveröffentlichung der Gaia-Mission. Diese enthält Positionen und Helligkeiten von 1.692.919.135 Sternen sowie Messungen der Parallaxen und Eigenbewegungen von 1.331.909.727 Sternen am Himmel. Als Parallaxe bezeichnet man die kleine Bewegung in der scheinbaren Position eines Sterns, die durch die jährliche Umlaufbahn der Erde um die Sonne verursacht wird und von ihrer Entfernung zu uns abhängt. Die Eigenbewegung entsteht durch den Lauf eines Sterns durch die Galaxie.

Die jetzt veröffentlichten Daten enthalten mehr astrometrische Informationen als jeder andere Katalog und stellen eine immense Weiterentwicklung in Bezug auf die erste Datenveröffentlichung der Mission dar. Zum ersten Mal enthält der Gaia-Katalog zudem auch hochgenaue Photometrie in drei Wellenlängenbereichen, Radialgeschwindigkeiten und stellare atmosphärische Parameter. Mittels dieser Beobachtungsdaten erstellt die Gaia-Mission eine präzise 3D-Karte der Milchstraße mit Positionen und Geschwindigkeiten.

"Gaia stellt einen bedeutenden Fortschritt für unser Verständnis des Kosmos dar. Es gibt kaum einen Bereich in der Astronomie, der sich durch diesen neuen galaktischen Zensus nicht grundlegend verändern wird", unterstreicht Matthias Steinmetz, der verantwortliche Wissenschaftler von Gaia am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). Das Institut hat mit Software-Modulen zur ersten Validierung und Hintergrundkorrektur der Daten des Radialgeschwindigkeitsspektrometers beigetragen. Zudem ist das AIP eines der offiziellen Gaia Partner Data Center, die das komplette Gaia Datenarchiv bereitstellen.

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An der Auswertung der Daten und der Generierung von für die Wissenschaft nutzbaren Datenkatalogen sind mehrere Institute beteiligt. Forscher des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg haben beispielsweise aus den Messungen von Gaia die physikalischen Eigenschaften von fast 80 Millionen Sternen abgeleitet und damit die bisher größte Sterndurchmusterung durchgeführt. Gleichzeitig liefert ihre Analyse die bisher detaillierteste dreidimensionale Staubkarte unserer Heimatgalaxie und damit Einsichten in die Stern- und Planetenentstehung.

Coryn Bailer-Jones vom Max-Planck-Institut für Astronomie und seine Kollegen sind Experten in der Ableitung astrophysikalischer Größen aus den Gaia-Daten. Aus den Helligkeitsmessungen konnten sie die effektive Temperatur für 161 Millionen der von Gaia beobachteten Sterne berechnen und die Leuchtkraft (d.h. die Menge der pro Zeiteinheit emittierten Energie) und den Radius für 77 Millionen dieser Sterne bestimmen. Dies ist der bisher größte einheitliche Satz von physikalischen Eigenschaften für Sterne.

Die Astronomen haben aus ihrer Analyse auch Informationen über den Staubgehalt unserer kosmischen Nachbarschaft gewinnen können. Der Raum zwischen den Sternen ist nicht leer, sondern mit Staub und Gaswolken gefüllt. Wandert das Sternenlicht durch eine Staubwolke, dann wird ein Teil des Lichts gestreut, und wenn wir einen Stern durch eine Staubwolke beobachten, erscheint er daher etwas dunkler als ohne den Staub. Dieser Effekt heißt Extinktion.

Die Helligkeitsänderung hängt von den unterschiedlichen Wellenlängen – den verschiedenen Farben – des Lichts ab: Licht mit kürzeren Wellenlängen (gegen das blaue Ende des Spektrums) wird stärker gestreut als Licht mit längeren Wellenlängen (rotes Ende des Spektrums). Diese charakteristische Wellenlängenabhängigkeit erlaubt es den Astronomen, das die Stärke der Extinktion zu rekonstruieren. Für 88 Millionen Sterne bestimmten die Astronomen die Extinktion und die physikalischen Eigenschaften. Zusammen mit den dreidimensionalen Positionen der betreffenden Sterne, die aus Gaias astrometrischen Messungen bekannt sind, bieten diese Extinktionswerte genügend Information, um eine dreidimensionale Karte der Staubverteilung innerhalb unserer Galaxie zu erstellen.

In der heutigen Datenveröffentlichung finden sich auch die Positionen von über 14.000 Asteroiden im Sonnensystem und von einer halben Millionen Quasaren. Weitaus mehr Daten sind angekündigt. Die dritte Datenveröffentlichung ist für Ende 2020 geplant, die nächste dann für Ende 2022.

Gaia ist eine der wichtigsten Missionen im Wissenschaftsprogramm der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Gaia startete im Dezember 2013 ins All und erreichte wenige Wochen später ihr Ziel, den zweiten Lagrange-Punkt des Sonne-Erde-Mond-Systems. Gaia misst Sterne in unserer Milchstraße und Nachbargalaxien mit einer bisher unerreichten Genauigkeit. Die erste Datenveröffentlichung im September 2016 basierte auf Beobachtungen aus einem Zeitraum von 14 Monaten und beinhaltete die Koordinaten von 1,1 Milliarden Sternen, aber nur zwei Millionen Parallaxen und Eigenbewegungen sowie keine Photometrie, Radialgeschwindigkeiten oder Sternparameter.

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Links im WWW
Gaia, Website der ESA
Max-Planck-Institut für Astronomie
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam
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