Raumsonde Gaia: 1,69 Milliarden Sterne präzise vermessen | Wissen & Umwelt | DW | 25.04.2018
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Astronomie

Raumsonde Gaia: 1,69 Milliarden Sterne präzise vermessen

Seit vier Jahren analysiert der Wissenschaftssatellit Gaia tief im All unsere Milchstraße. Nun hat er den umfassendsten Sternenkatalog aller Zeiten geliefert - und der wird bis 2024 noch viel ausführlicher werden.

Die Europäische Weltraumagentur ESA hat auf der Internationalen Luftfahrtausstellung ILA in Berlin der Öffentlichkeit den umfangreichsten Sternenkatalog vorgestellt, den es bisher gab: den sogenannten "Gaia Data Release 2" oder kurz: "DR2".

"Es ist der genaueste, kompletteste und homogenste Sternenkatalog, der jemals produziert wurde. Das ist wirklich etwas, was die Astronomie revolutionieren wird", sagt Uwe Lammers, Gaia Science Operations Manager, der Deutschen Welle. Und er fügt hinzu: "Das hört sich unbescheiden an, ist aber wirklich so."

Jeder darf mitforschen

Für Laien wirkt der Katalog erstmal wie ein unüberschaubares Zahlengewirr. Astronomen hingegen sind sicher, dass sie in den nächsten Monaten und Jahren viele neue Erkenntnisse über unsere Milchstraße gewinnen werden.

"Der Katalog ist komplett öffentlich und jeder hat die gleichen Rechte. Er wird hier bei uns am Europäischen Weltraumastronomiezentrum ESAC in Madrid gehostet." Damit lädt Lammers Astronomen aus aller Welt ein, die Daten wissenschaftlich zu nutzen. Und er verspricht mit Blick auf die weitere Datensammlung von Gaia (Globales Astrometrisches Interferometer für die Astrophysik) in den kommenden Jahren: "Es wird immer noch besser."

Deutschland ESA Pressekonferenz - Projekt Gaia (picture-alliance/dpa/Foto: Esa)

So sieht die Milchstraße mit den Augen von GAIA aus. Hier noch mit den Daten von DR1.

Ein guter Teil der Milchstraße vermessen

Die Milchstraße - die Galaxie, in der auch unser Sonnensystem beheimatet ist, eine sogenannte Balkenspiralgalaxie - ist etwa 100.000 Lichtjahre groß. Von diesem riesigen Bereich hat Gaia mit dem neuesten Katalog DR2 etwa 8000 Lichtjahre vermessen - immerhin gut 16 Mal mehr als beim letzten Data-Release (DR1) im September 2016. Damals waren "nur" etwa 500 Lichtjahre inspiziert worden. "Und das Volumen, das wir jetzt mit DR2 abdecken, ist ungefähr 1000 Mal so groß wie 2016", sagt Lammers.

"Die Daten, die wir bisher hatten, waren nur aus einem ganz kleinen Bereich um die Sonne herum. Die paar Hundert Lichtjahre sind zwar eine große Distanz, aber im kosmischen Maßstab ist das natürlich gar nichts. Das ist das Großartige an DR2: Wir sind viel weiter herausgegangen und können die Dynamik der Sternensysteme sehen, die weiter von uns weg sind."

Und die Datenlage soll sich mit den zukünftigen Releases noch mal verbessern. "Wir hoffen, bis zum letzten Release bis ins galaktische Zentrum zu kommen. Das entspricht dann einigen zehntausend Lichtjahren."

Lammers hofft, dass Gaia noch bis Mitte 2024 Daten liefern kann. Dann geht der Sonde voraussichtlich ein Gas aus, das für die Lage-Steuerung notwendig ist. Von den 100 bis 200 Milliarden Sternen unserer Galaxie soll Gaia bis dahin etwa 1,7 bis zwei Milliarden vermessen haben.

Die Anzahl der vermessenen Sterne wird also in den kommenden Jahren ungefähr gleich bleiben, wie bei DR 2. Aber die Qualität der Daten über diese Sterne wird noch deutlich besser sein als jetzt.

Dr. Uwe Lammers, GAIA Science Operations Manager (privat)

Dr. Uwe Lammers ist zuversichtlich, dass Gaia noch viele fehlende Parameter entdecken wird.

Nicht über alle Sterne ist alles bekannt

Über die bis jetzt entdeckten 1,69 Milliarden Sterne ist zunächst vor allem die Helligkeit am Himmel und die Himmelsposition bekannt. Bei immerhin 1,33 Milliarden von ihnen hat Gaia auch die sogenannte Parallaxe und die Eigenbewegungen der Sterne erfasst. Darunter verstehen Astronomen den Effekt, dass wenn man sich vor einem tatsächlich feststehenden Objekt hin- und herbewegt, sich dieses vor dem Hintergrund scheinbar verschiebt.

Jeder kennt das: Wenn man aus dem Zugfenster bei der Fahrt einen Baum vor einem Berg betrachtet, bewegt sich der Baum in die andere Richtung. Und weil Gaia in einer Umlaufbahn um die Sonne fliegt, ist dieser Effekt auch bei den näheren Sternen - in Bezug auf die weiter entfernten Sterne - zu beobachten. Alle sechs Monate ändert sich die Richtung. 

"Aus dieser scheinbaren Bewegung der Sterne, die natürlich nicht real ist, kann man dann einen Winkel ausrechnen", sagt Lammers. "Und aus diesem Winkel kann man die Distanz zu den Sternen bestimmen und das ist das, was die Astronomen eigentlich wollen."

Bei immerhin 1,38 Milliarden Sternen konnte Gaia das Rot- und Blau-Spektrum des Lichts, das die Sterne aussenden, aufzeichnen. Bei vielen weiteren Messgrößen - wie der Oberflächentemperatur der Sterne und Sonnen, ihres Radius und ihrer Lichtstärke, der Radialgeschwindigkeit oder auch der Staubdichte um sie herum - hat Gaia hingegen noch bei vielen Sternen Wissenslücken.

Diese möchten die Gaia-Wissenschaftler bis zum Ende der Mission noch füllen. "Im Grunde sollten wir am Ende der Mission von allen Sternen, die wir veröffentlichen, alle Parameter haben", sagt Lammers. "Über die gesamte Mission beobachten wir jeden Stern ungefähr 70 Mal. Aber weil die bisherigen Datensätze jeweils nur auf 22 Monaten basieren, haben einige Sterne weniger Beobachtungen bekommen als andere."

Und das ist auch der Grund, weshalb bis zum Ende der Mission die schiere Zahl der Sterne kaum noch anwachsen wird. Aber zu vielen der gefundenen Sterne werden jetzt nach und nach die fehlenden Parameter bestimmt. 

Wie dehnt sich das Universum aus?

"Wir möchten die Dynamik der Milchstraße verstehen", sagt der Physiker Lammers. "Wie ist sie entstanden? Und wie wird sie sich weiterentwickeln?"

So sei noch nicht einmal abschließend geklärt, wie viele Arme unsere Spiralgalaxie überhaupt hat. "Das konnten wir mit DR2 auch noch nicht beantworten, weil die Daten noch nicht weit genug herausgehen. Aber am Ende kann man vielleicht auch diese Frage weiter untersuchen."

Und mit Gaia erwartet Lammers noch einen großen Beitrag zum Verständnis unseres Universums zu bekommen: Es geht um die genauere Bestimmung der sogenannten Hubble-Konstante. Sie beschreibt, mit welcher Geschwindigkeit sich das Universum ausdehnt.

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