Dank einer massiven Veröffentlichung von Gaia wissen wir jetzt, wo sich 1,7 Milliarden Sterne in der Milchstraße befinden

Auf 19. Dezember 2013 , der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) GaiaRaumfahrzeug mit einer der ehrgeizigsten Missionen aller Zeiten ins All. Im Laufe seiner geplanten 5-Jahres-Mission (die kürzlich verlängert wurde) sollte dieses Weltraumobservatorium über eine Milliarde Sterne, Planeten, Kometen, Asteroiden und Quasare kartieren, um den größten und genauesten 3D-Katalog der Milchstraße aller Zeiten zu erstellen erstellt.

Die erste Veröffentlichung vonGaiaDaten , das im September 2016 stattfand, enthielt die Entfernungen und Bewegungen von über zwei Millionen Sternen. Aber die zweite Datenfreigabe, die am . stattfand 25. April 2018 , ist noch beeindruckender. Die Veröffentlichung enthält die Positionen, Entfernungsindikatoren und Bewegungen von mehr als einer Milliarde Sternen, Asteroiden in unserem Sonnensystem und sogar Sternen jenseits der Milchstraße.

Während die erste Datenveröffentlichung auf Beobachtungen von etwas mehr als einem Jahr beruhte, umfasst die neue Datenveröffentlichung einen Zeitraum von etwa 22 Monaten – vom 25. Juli 2014 bis zum 23. Mai 2016. Eine vorläufige Analyse dieser Daten hat ergeben, dass es gut ist Details über 1,7 Milliarden Sterne in der Milchstraße und wie sie sich bewegen, was für das Verständnis der zeitlichen Entwicklung unserer Galaxie unerlässlich ist.

Gaia der ESA befindet sich derzeit auf einer fünfjährigen Mission, um die Sterne der Milchstraße zu kartieren. Bildnachweis: ESA/ATG medialab; Hintergrund: ESO/S. Brunier.

Wie Günther Hasinger, ESA-Wissenschaftsdirektor, kürzlich in einer ESA Pressemitteilung :

'Die von Gaia gesammelten Beobachtungen definieren die Grundlagen der Astronomie neu.Gaia ist eine ehrgeizige Mission, die auf einer großen menschlichen Zusammenarbeit beruht, um eine große Menge hochkomplexer Daten zu verstehen. Es zeigt die Notwendigkeit langfristiger Projekte, um den Fortschritt in Weltraumwissenschaft und -technologie zu garantieren und noch gewagtere wissenschaftliche Missionen der nächsten Jahrzehnte umzusetzen.'

Die Präzision vonGaia's Instrumente ermöglichten so genaue Messungen, dass es möglich war, die Parallaxe von Sternen – die scheinbare Verschiebung, die durch die Erdumlaufbahn um die Sonne verursacht wird – von ihren Bewegungen durch die Galaxie zu trennen. Von den 1,7 Milliarden katalogisierten Sternen wurden die Parallaxe und Geschwindigkeit (auch bekannt als Eigenbewegung) von mehr als 1,3 Milliarden gemessen und aufgelistet.

Bei etwa 10 % davon waren die Parallaxenmessungen so genau, dass Astronomen die Entfernungen zu den einzelnen Sternen direkt abschätzen können. Als Anthony Brown von der Universität Leiden, der auch Vorsitzender des Vorstands des Gaia Data Processing and Analysis Consortium ist, erklärt :

'Die zweite Veröffentlichung von Gaia-Daten stellt einen großen Sprung nach vorne in Bezug auf die ESA dar's Hipparcos-Satellit, Gaia's Vorgänger und die erste Weltraummission für Astrometrie, bei der vor fast dreißig Jahren rund 118 000 Sterne vermessen wurden...Allein die schiere Anzahl der Sterne mit ihren Positionen und Bewegungen würde Gaia's neuer Katalog schon ganz erstaunlich.Aber es gibt noch mehr: Dieser einzigartige wissenschaftliche Katalog enthält viele andere Datentypen mit Informationen über die Eigenschaften der Sterne und anderer Himmelsobjekte, die diese Veröffentlichung wirklich außergewöhnlich machen.'

Neben den Eigenbewegungen von Sternen bietet der Katalog Informationen zu einer Vielzahl von Themen, die für Astronomen und Astrophysiker von Interesse sein werden. Dazu gehören Helligkeits- und Farbmessungen von fast allen der katalogisierten 1,7 Milliarden Sterne sowie Informationen darüber, wie sich Helligkeit und Farbe von einer halben Million veränderlicher Sterne im Laufe der Zeit ändern.

Es enthält auch die Geschwindigkeiten entlang der Sichtlinie von sieben Millionen Sternen, die Oberflächentemperaturen von etwa 100 Millionen und die Wirkung von interstellarem Staub auf 87 Millionen. Die Gaia-Daten enthalten auch Informationen zu Objekten in unserem Sonnensystem, darunter die Positionen von 14.000 bekannten Asteroiden (die eine genaue Bestimmung ihrer Umlaufbahnen ermöglichen).

Jenseits der Milchstraße,Gaiaerhielten genauere Messungen der Positionen von einer halben Million entfernter Quasare – helle Galaxien, die aufgrund des Vorhandenseins eines supermassereichen Schwarzen Lochs in ihren Zentren enorme Energiemengen emittieren. In der Vergangenheit wurden Quasare als Bezugsrahmen für die Himmelskoordinaten aller Objekte imGaiaKatalog basierend auf Radiowellen.

Allerdings werden diese Informationen nun erstmals bei optischen Wellenlängen verfügbar sein. Dies und weitere Entwicklungen ermöglicht durchGaia,könnte revolutionieren, wie wir unsere Galaxie und das Universum studieren. Als Antonella Vallenari vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), dem Astronomischen Observatorium von Padua, Italien, und stellvertretende Vorsitzende des Executive Board des Data Processing Consortium, angegeben :

'Die neuen Gaia-Daten sind so mächtig, dass uns aufregende Ergebnisse gerade erst anspringen.Wir haben zum Beispiel das detaillierteste Hertzsprung-Russell-Diagramm von Sternen erstellt, das jemals am ganzen Himmel erstellt wurde, und wir können bereits einige interessante Trends erkennen. Es fühlt sich an, als ob wir eine neue Ära der galaktischen Archäologie einläuten.'

Das Hertzsprung-Russell-Diagramm, das nach den beiden Astronomen benannt ist, die es zu Beginn des 20. Basierend auf vier Millionen Sternen, die aus dem Katalog ausgewählt wurden (die alle fünftausend Lichtjahre von der Sonne entfernt sind), konnten Wissenschaftler zum ersten Mal viele feine Details über Sterne außerhalb unseres Sonnensystems enthüllen.

Zusammen mit Messungen ihrer Geschwindigkeiten Gaia Hertzsprung-Russell-Diagramm ermöglicht es Astronomen, zwischen Populationen von Sternen unterschiedlichen Alters zu unterscheiden, die sich in verschiedenen Regionen der Milchstraße (d. h. der Scheibe und dem Halo) befinden und auf unterschiedliche Weise entstanden sind. Dazu gehören sich schnell bewegende Sterne, von denen man früher dachte, dass sie zum Halo gehören, aber tatsächlich Teil zweier Sternpopulationen sind.

„Gaia wird unser Verständnis des Universums auf allen kosmischen Skalen erheblich verbessern.“ genannt Timo Prusti, ein Gaia-Projektwissenschaftler bei der ESA. „Selbst in der Nähe der Sonne, der Region, von der wir dachten, dass wir sie am besten verstanden haben, enthüllt Gaia neue und aufregende Merkmale.“

Für eine Untergruppe von Sternen im Umkreis von einigen tausend Lichtjahren von der SonneGaiamaßen ihre Geschwindigkeit in allen drei Dimensionen. Daraus wurde festgestellt, dass sie einem ähnlichen Muster folgen wie Sterne, die die Galaxie mit ähnlichen Geschwindigkeiten umkreisen. Die Ursache dieser Muster wird Gegenstand zukünftiger Forschung sein, da unklar ist, ob sie von unserer Galaxie selbst verursacht wird oder das Ergebnis von Wechselwirkungen mit kleineren Galaxien ist, die in der Vergangenheit mit uns verschmolzen sind.

Zu guter Letzt,GaiaDaten werden verwendet, um mehr über die Umlaufbahnen von 75 Kugelsternhaufen und 12 Zwerggalaxien zu erfahren, die sich um die Milchstraße drehen. Diese Informationen werden weiteres Licht auf die Entwicklung unserer Galaxie, die darauf wirkenden Gravitationskräfte und die Rolle der Dunklen Materie werfen. Wie Fred Jansen, der Gaia-Missionsmanager bei der ESA, es ausdrückte:

'Gaia ist Astronomie vom Feinsten.Wissenschaftler werden viele Jahre mit diesen Daten beschäftigt sein, und wir sind bereit, von der Lawine an Entdeckungen überrascht zu werden, die die Geheimnisse unserer Galaxie enthüllen werden.'

Die dritte Veröffentlichung vonGaiaDaten ist für Ende 2020 geplant, der endgültige Katalog erscheint in den 2020er Jahren. Inzwischen wurde bereits eine Verlängerung für dieGaiaMission, die nun bis Ende 2020 in Betrieb bleibt (wird Ende dieses Jahres bestätigt). Eine Reihe wissenschaftlicher Artikel zu den Erkenntnissen aus dieser neuesten Veröffentlichung wird auch in einer Sonderausgabe von . erscheinen Astronomie & Astrophysik .

Von der Entwicklung der Sterne zur Entwicklung unserer Galaxie, die zweiteGaiaDie Datenfreigabe erweist sich bereits als Segen für Astronomen und Astrophysiker. Auch nach Abschluss der Mission können wir erwarten, dass die Wissenschaftler die Daten noch analysieren und noch viel mehr über die Struktur und Entwicklung unseres Universums erfahren.

Weiterlesen: DIES