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Katalog der Milchstraße Raumsonde Gaia kartiert 1,8 Milliarden Sterne

Die Mission Gaia soll den umfangreichsten und genauesten Sternenkatalog erstellen, den es je gab. Nun wurde der erste Teil des dritten Kataloges veröffentlicht. Er ist noch exakter als seine Vorgänger.

Stand: 03.12.2020

Die Satellitenmission Gaia hat das Ziel, die Positionen, Eigenbewegungen, Entfernungen und Helligkeiten von fast zwei Milliarden Himmelskörpern zu erfassen. Das entspricht rund einem Prozent unserer Galaxie. Mit diesen Daten lässt sich bestimmen, worum es sich bei den Objekten genau handelt und wie sich diese entwickeln.

Genauester Katalog der Milchstraße

Gaia-Katalog online

Hier sind die von der Raumsonde Gaia gesammelten astronomischen Daten zu finden (englisch).

Die ersten beiden Gaia-Kataloge wurden im September 2016 und April 2018 veröffentlicht. Der aktuelle Katalog von Dezember 2020 verzeichnet rund 1,8 Milliarden Himmelskörper und damit circa 100 Millionen mehr als seine Vorgänger. Der dritte Katalog enthält Informationen über lichtschwächere Sterne in der Umgebung der Sonne, Gebiete in den Außenbereichen der Milchstraße, Sterne in den Magellanschen Wolken und eine Messung der Beschleunigung unseres Sonnensystems relativ zum Rest des Universums. Gaia beobachtet durchschnittlich 850 Millionen Objekte und sammelt dabei rund 20 Gigabyte an Daten - pro Tag.

Schon jetzt länger im Dienst als vorgesehen

Ursprünglich war das Ende der Gaia-Mission für das Jahr 2019 geplant. Da aber alle Instrumente an Bord des Satelliten noch voll funktionsfähig sind, soll die Sonde noch bis zum Jahr 2025 Daten sammeln. Dann werden die für die Ausrichtung des Satelliten notwendigen Gasvorräte an Bord voraussichtlich vollständig verbraucht sein. Weitere, noch vollständigere Veröffentlichungen des Gaia-Kataloges sind ab dem Jahr 2022 geplant.

Reise durch die Milchstraße mit Gaia

Basierend auf den beiden Sternenkatalogen der Raumsonde Gaia hatte die ESA bereits 2018 eine virtuelle Reise von unserem Sonnensystem durch die Milchstraße produziert.

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Comparison between Gaia's first and second data releases | Bild: ESA Science & Technology (via YouTube)

Comparison between Gaia's first and second data releases

Eine aktuelle Version auf Basis der Daten des Dritten Kataloges hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hier veröffentlicht.

Herkunft von 'Oumuamua

Mit den Daten der ersten beiden Gaia-Kataloge konnte ein Team um Coryn Bailer-Jones vom Max-Planck-Institut für Astronomie die Bahn des interstellaren Objekts 'Oumuamua mehr als eine Million Jahre zurückverfolgen. Als mögliche "Eltern" machten die Forscher vier Systeme aus, von denen 'Oumuamua abstammen könnte.

Dreidimensionale Karte der Galaxie

Begonnen hat die Mission von Gaia am 19. Dezember 2013. Die etwa zwei Tonnen schwere Sonde startete vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana an Bord einer Sojus-Rakete, um die größte und genaueste dreidimensionale Karte unserer Galaxie zu erstellen. Knapp vier Wochen nach seinem Start ins All erreichte das Astronomie-Teleskop am 7. Januar 2014 seine Umlaufbahn. Nach einer Test- und einer Kalibrierungsphase begann Gaia, die Milchstraße zu kartieren.

Rätsel der Milchstraße

Gaias Messergebnisse sollen helfen, ungeklärte Fragen zur Milchstraße zu klären: Wie ist sie entstanden? Ist unsere eigene Galaxie durch "Kannibalismus" gewachsen? Hat sie sich viele kleinere Galaxien einverleibt? Und wenn ja: Finden sich davon noch Spuren im All? Wie haben sich die Spiralarme unserer Galaxie gebildet? Wie die mehr als hundert Milliarden Sterne der Milchstraße? Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler erhoffen sich von den Daten, die Gaia sammelt, Antworten.

Gaia schwebt am kräftefreien Punkt

Die Sonde Gaia ist am sogenannten Zweiten Lagrange-Punkt platziert.

Gaia fliegt auf einer besonderen Umlaufbahn: Die Sonde kreist nicht um die Erde, sondern mit ihr um die Sonne. Gaia ist am sogenannten Zweiten Lagrange-Punkt L2 positioniert. Dieser ist anderthalb Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Das ist etwa viermal so weit weg wie der Mond. Die Lagrange-Punkte zeichnen sich dadurch aus, dass an ihnen ein kleiner Körper wie Gaia in genau dem Verhältnis zu zwei großen Körpern wie Sonne und Erde steht, dass sich die Gravitations- und Rotationskräfte gegenseitig aufheben. Gaia wird also weder von der Erde noch von der Sonne abgelenkt, sondern kreist mit der Erde um die Sonne, nur auf einer weiter außen liegenden Bahn.

Gaia misst die Position und Geschwindigkeit der Sterne, ihre Helligkeit und Farbe und manchmal auch ihr Lichtspektrum.

Gaia reist rund 150.000 Kilometer versetzt vom Lagrange-Punkt um die Sonne. So gerät sie sicher nie in den Erd-Schatten. Das wäre fatal für die Energieversorgung der Sonde, denn ein großes, kreisrundes Sonnensegel von elf Metern Spannweite liefert Gaia den Strom - und ihr charakteristisches Aussehen. Das Herzstück der Raumsonde ist dahinter verborgen: Gaia ist mit zwei Spiegelteleskopen ausgestattet. Diese blicken in einem Winkel von 106,5 Grad zueinander ins All und können so Entfernungen besonders genau erfassen. Die Kamera an Bord hat 106 CCD-Chips mit zusammen fast fast einer Milliarde Pixel (930 Megapixel).

Wie Gaia zu ihrem Namen kam

In der griechischen Mythologie ist Gaia eine der ersten Gottheiten, nämlich die Urmutter Erde selbst. Der Name der Sonde ist ein Akronym für Globales Astrometrisches Interferometer für die Astrophysik. Die Bezeichnung war allerdings schon beim Start veraltet. Ursprünglich war die Sonde als Interferometer geplant, nutzt aber nun andere Messmethoden.

Genaue Erfassung

Gaias erstes Bild: Der Kugelsternhaufen NGC1818 in der Großen Magellanschen Wolke.

Gaia erfasst von jedem Stern, den sie fixiert, Position, Eigengeschwindigkeit und Radialgeschwindigkeit (zum Beobachter hin oder von ihm weg), um die räumliche Verteilung und Geschwindigkeit der Sterne festzustellen und damit ein exaktes dreidimensionales Modell der Milchstraße zu erstellen. Neben dieser astrometrischen Untersuchung stellt die Sonde aber auch Helligkeit und die Farbe des Sternenlichts sowie seine Temperatur fest. Etwa ein Zehntel der untersuchten Sterne betrachten die Teleskope auch im spektroskopischen Bereich: Wird ihr Licht in seine Spektren zerlegt, gewinnen die Astronomen Aufschluss über die innere Zusammensetzung des Sterns. Einzelne Sterne werden dabei bis zu 800 Mal von Gaia vermessen.

Das Haar in der Milchstraßensuppe

Oberhalb des auffälligen, kreisrunden Solarsegels von Gaia steckt das Herzstück der Sonde mit den zwei Teleskopspiegeln und der großen Kamera.

Die Messgenauigkeit von Gaia ist enorm: Hätte ein Mensch ihren scharfen Blick, könnte er eine 1-Euro-Münze auf dem Mond ausmachen, oder ein Haar in tausend Kilometern Entfernung. Ihren Vorgänger Hippacos, der von 1989 bis 1993 rund 2,5 Millionen Sterne "zählte", übertrifft die Sonde um das Fünfzigfache. Gaia erfasst die Sterne so exakt, dass die Wissenschaftler der ESA auch hoffen, mit ihren Daten Einsteins Relativitätstheorie experimentell belegen zu können: Die Ablenkung von Lichtstrahlen durch die Schwerkraft der Sonne und gar durch die Schwerkraft einzelner Planeten könnte Gaia auf ein Millionstel genau messen und erstmals direkt nachweisen.

  • IQ - Wissenschaft und Forschung, 14.09.2016, 18:05 Uhr, Bayern 2
  • nano, 15.09.2016, 16:30 Uhr, ARD-alpha

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