Gaias galaktisches Füllhorn

Schon der erste Sternenkatalog der ESA-Mission Gaia zur Vermessung der Milchstraße setzte am 14. September 2016 eine Rekordmarke: Er enthielt die Positionen und Helligkeiten von 1,143 Milliarden Sternen mit bislang unerreichter Genauigkeit sowie Bewegungen und Entfernungen (Parallaxen) von zwei Millionen ausgewählten Sternen.

Doch das war nur ein kleiner Vorgeschmack auf die neuen, umfangreicheren Daten, die – von Astronominnen und Astronomen weltweit mit Spannung erwartet – am 25. April freigeschaltet wurde, begleitet von zahlreichen Events in den Ländern, die and er Gaia-Mission beteiligt sind. In Heidelberg lud das Zentrum für Astronomie der Universität und das Haus der Astronomie zu einer Informationsveranstaltung ein.

Dort markierte das Drücken eines grünen Knopfes die Freigabe der Gaia-Daten. Nun stehen Positions- und Helligkeitsdaten für fast 1,7 Milliarden Sterne der Milchstraße zur Verfügung, für über 1,3 Milliarden Sterne auch die Parallaxe, Eigenbewegung und Farbe. „Damit lösen wir ein Versprechen ein, das wir vor 18 Jahren gegeben haben“, freute sich Ulrich Bastian vom Astronomischen Rechen-Institut (ARI) der Universität Heidelberg, der zu den Initiatoren von Gaia gehört.

Schon die nackten Zahlen verraten etwas über den wissenschaftlichen Wert des Gaia-Katalogs. „Die Astronomie ist eine sehr statistische Wissenschaft“, sagt Bastian, der mit seiner Arbeitsgruppe für den täglichen prüfenden Blick auf die Beobachtungsdaten zuständig war. Die für eine bislang unerreichte Zahl von Sternen gemessenen Größen gestatten völlig neue Einblicke in deren Entwicklung und Bewegung und damit in den Aufbau und die Prozesse der Milchstraße.

Das demonstrierte Bastians Nachfolger Michael Biermann anhand eines Hertzsprung-Russell-Diagramms auf Basis der neuen Daten für 50.000 Sterne im Umkreis von 2000 Parsec. „Da steckt unglaublich viel neue Physik drin“, betont Biermann. So lassen sich die Entwicklungsstadien der Sterne in bislang unerreichter Qualität differenzieren, die Entwicklungswege bestimmter Sterne im Verlauf der Messperiode verfolgen oder neue Sternarten entdecken.

Dass die Gaia-Daten natürlich nicht mit einem Knopfdruck zu haben sind, zeigt die Größe des „Data Processing and Analysis Consortiums“ (DPAC): Insgesamt 450 Expertinnen und Experten aus Astronomie und Informatik waren damit beschäftigt, aus den Rohdaten den Sternkatalog zu erzeugen. Dafür ist es notwendig, den Zustand der Systeme an Bord sowie die technische Integrität zu kennen, denn die Anforderungen an die Genauigkeit bei Gaia sind enorm.

Um die Positionen der Sterne auf den Abbildungen „in die realen Positionen der Sterne umzurechnen, muss die absolute Orientierung des drei Meter hohen Satelliten im Weltraum auf etwa einen Atomdurchmesser genau bekannt sein – und zwar für jeden Zeitpunkt während der fünfjährigen Mission“, erläutert Ulrich Bastian. Die Temperatur muss ebenfalls sehr genau geregelt sein, da bereits Schwankungen von Tausendstel Kelvin Auswirkungen auf die Datenqualität haben.

Der nächste Daten-Release ist für 2020 geplant. Die Messungen von Gaia werden die astronomische Forschung für Jahrzehnte beschäftigen. Bereits die ersten Daten von 2016 hatten für Überraschungen gesorgt: So ließ sich bereits 24 Stunden nach der Veröffentlichung die Rotation der Großen Magellanschen Wolke, einer Nachbargalaxie unserer Milchstraße, rekonstruieren. Auch gelang es Sternhaufen und Sternpopulationen zu entdecken, die.sogar in der näheren Umgebung von wenigen hundert Lichtjahren um unser Sonnensystem bislang übersehen worden waren.

Die Gaia-Datenbank steht übrigens allen Interessierten offen. Atemberaubende Flüge durch die Milchstraße ermöglicht die kostenlose Visualisierungs-Software „Gaia Sky“.

Alexander Pawlak

Weitere Infos

• Gaia Archive
• Gaia-Webseite der ESA
• Gaia DPARC Consortium
• Gaia Sky (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg)
• Gaia Mission App, iTunes Store (gratis)

Weitere Beiträge

• A. Pawlak, Die Milchstraße in 6D (Physik Journal Nachrichten, 15. September 2016)
• O. Dreissigacker, Gaia: Der Kartograph der Milchstraße, Physik Journal, Februar 2014, S. 6
• M. Steinmetz, Die Milchstraße als Labor, Physik Journal, März 2012, S. 31
• G. Kanbach, War die Milchstraße ''kürzlich'' eine aktive Galaxie?, Physik Journal, Januar 2011, S. 18