Am 19. Dezember 2013 hat die Europäische Weltraumorganisation (ESA) Gaia Das Raumschiff flog mit einer der ehrgeizigsten Missionen aller Zeiten ins All. Im Verlauf seiner geplanten 5-Jahres-Mission (die kürzlich verlängert wurde) würde dieses Weltraumobservatorium über eine Milliarde Sterne, Planeten, Kometen, Asteroiden und Quasare kartieren, um den größten und präzisesten 3D-Katalog der Milchstraße aller Zeiten zu erstellen erstellt.
Die erste Veröffentlichung von Gaia Die Daten, die im September 2016 stattfanden, enthielten die Entfernungen und Bewegungen von über zwei Millionen Sternen. Noch beeindruckender ist die zweite Datenveröffentlichung, die am 25. April 2018 stattfand. In der Veröffentlichung sind die Positionen, Entfernungsindikatoren und Bewegungen von mehr als einer Milliarde Sternen, Asteroiden in unserem Sonnensystem und sogar Sternen jenseits der Milchstraße enthalten.
Während die erste Datenveröffentlichung auf Beobachtungen im Wert von etwas mehr als einem Jahr beruhte, erstreckt sich die neue Datenveröffentlichung über einen Zeitraum von etwa 22 Monaten - vom 25. Juli 2014 bis zum 23. Mai 2016. Die vorläufige Analyse dieser Daten ergab eine Geldstrafe Details über 1,7 Milliarden Sterne in der Milchstraße und wie sie sich bewegen, was wichtig ist, um zu verstehen, wie sich unsere Galaxie im Laufe der Zeit entwickelt hat.
Wie Günther Hasinger, der Wissenschaftsdirektor der ESA, kürzlich in einer Pressemitteilung der ESA erklärte:
“Die von Gaia gesammelten Beobachtungen definieren die Grundlagen der Astronomie neu. Gaia ist eine ehrgeizige Mission, die auf einer großen menschlichen Zusammenarbeit beruht, um ein großes Volumen hochkomplexer Daten zu verstehen. Es zeigt die Notwendigkeit langfristiger Projekte, um Fortschritte in der Weltraumforschung und -technologie zu gewährleisten und noch gewagtere wissenschaftliche Missionen der kommenden Jahrzehnte durchzuführen.“
Die Präzision von GaiaDie Instrumente von haben Messungen ermöglicht, die so genau sind, dass es möglich war, die Parallaxe der Sterne - die scheinbare Verschiebung, die durch die Erdumlaufbahn um die Sonne verursacht wird - von ihren Bewegungen durch die Galaxie zu trennen. Von den katalogisierten 1,7 Milliarden Sternen wurden die Parallaxe und Geschwindigkeit (auch bekannt als Eigenbewegung) von mehr als 1,3 Milliarden gemessen und aufgelistet.
Für etwa 10% davon waren die Parallaxenmessungen so genau, dass Astronomen die Entfernungen zu den einzelnen Sternen direkt abschätzen können. Anthony Brown von der Universität Leiden, der auch Vorsitzender des Vorstands des Gaia-Konsortiums für Datenverarbeitung und -analyse ist, erklärte:
“Die zweite Veröffentlichung der Gaia-Daten bedeutet einen großen Fortschritt in Bezug auf die ESA‘s Hipparcos-Satellit, Gaia‘s Vorgänger und die erste Weltraummission für Astrometrie, die vor fast dreißig Jahren rund 118 000 Sterne untersuchte… Allein die schiere Anzahl der Sterne mit ihren Positionen und Bewegungen würde Gaia ausmachen‘Der neue Katalog ist schon erstaunlich. Aber es gibt noch mehr: Dieser einzigartige wissenschaftliche Katalog enthält viele andere Datentypen mit Informationen über die Eigenschaften der Sterne und anderer Himmelsobjekte, was diese Veröffentlichung wirklich außergewöhnlich macht.“
Neben den richtigen Bewegungen der Sterne enthält 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 katalogisierten 1,7 Milliarden Sternen sowie Informationen darüber, wie sich Helligkeit und Farbe für eine halbe Million variabler 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 Auswirkung von interstellarem Staub auf 87 Millionen. Die Gaia-Daten enthalten auch Informationen zu Objekten in unserem Sonnensystem, einschließlich der Positionen von 14.000 bekannten Asteroiden (die die genaue Bestimmung ihrer Umlaufbahnen ermöglichen).
Jenseits der Milchstraße, Gaia haben genauere Messungen der Positionen von einer halben Million entfernter Quasare erhalten - helle Galaxien, die aufgrund des Vorhandenseins eines supermassiven Schwarzen Lochs in ihren Zentren enorme Mengen an Energie emittieren. In der Vergangenheit wurden Quasare als Referenzrahmen für die Himmelskoordinaten aller Objekte in der Region verwendet Gaia Katalog basierend auf Radiowellen.
Diese Informationen werden nun jedoch erstmals bei optischen Wellenlängen verfügbar sein. Diese und andere Entwicklungen wurden ermöglicht durch Gaia, könnte revolutionieren, wie wir unsere Galaxie und das Universum studieren. Antonella Vallenari vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), dem Astronomischen Observatorium in Padua, Italien, und der stellvertretende Vorsitzende des Vorstands des Datenverarbeitungskonsortiums gaben an:
“Die neuen Gaia-Daten sind so leistungsfähig, dass aufregende Ergebnisse nur auf uns zukommen. Zum Beispiel haben wir das detaillierteste Hertzsprung-Russell-Diagramm von Sternen erstellt, das jemals am vollen Himmel erstellt wurde, und wir können bereits einige interessante Trends erkennen. Es fühlt sich an, als würden wir eine neue Ära der galaktischen Archäologie einleiten.“
Das Hertzsprung-Russell-Diagramm, das nach den beiden Astronomen benannt ist, die es zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt haben, ist für die Untersuchung der Sternpopulationen und ihrer Entwicklung von grundlegender Bedeutung. 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 jenseits unseres Sonnensystems enthüllen.
Zusammen mit Messungen ihrer Geschwindigkeiten ermöglicht das Gaia Hertzsprung-Russell-Diagramm den Astronomen, zwischen Populationen von Sternen unterschiedlichen Alters zu unterscheiden, die sich in verschiedenen Regionen der Milchstraße (dh der Scheibe und dem Heiligenschein) befinden und sich in verschiedenen Regionen gebildet haben Wege. Dazu gehören sich schnell bewegende Sterne, von denen früher angenommen wurde, dass sie zum Heiligenschein gehören, die aber tatsächlich Teil von zwei Sternpopulationen sind.
"Gaia wird unser Verständnis des Universums auf allen kosmischen Skalen erheblich verbessern", sagte Timo Prusti, ein Gaia-Projektwissenschaftler an der ESA. "Selbst in der Nachbarschaft der Sonne, der Region, die wir am besten verstanden haben, enthüllt Gaia neue und aufregende Merkmale."
Zum Beispiel für eine Untergruppe von Sternen innerhalb weniger tausend Lichtjahre von der Sonne, Gaia gemessen 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 künftiger Forschungen sein, da unklar ist, ob sie von unserer Galaxie selbst verursacht werden oder das Ergebnis von Wechselwirkungen mit kleineren Galaxien sind, die in der Vergangenheit mit uns verschmolzen sind.
Zu guter Letzt, Gaia Daten werden verwendet, um mehr über die Umlaufbahnen von 75 Kugelhaufen und 12 Zwerggalaxien zu erfahren, die sich um die Milchstraße drehen. Diese Informationen werden weitere Aufschluss über die Entwicklung unserer Galaxie, die sie beeinflussenden Gravitationskräfte und die Rolle der Dunklen Materie geben. 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 von Entdeckungen überrascht zu werden, die die Geheimnisse unserer Galaxie enthüllen werden.“
Die dritte Veröffentlichung von Gaia Die Daten sollen Ende 2020 vorliegen. Der endgültige Katalog wird in den 2020er Jahren veröffentlicht. Inzwischen wurde bereits eine Verlängerung für die genehmigt Gaia Mission, die nun bis Ende 2020 in Betrieb bleiben wird (wird Ende dieses Jahres bestätigt). Eine Reihe wissenschaftlicher Arbeiten, die beschreiben, was aus dieser neuesten Version gelernt wurde, erscheint ebenfalls in einer Sonderausgabe von Astronomie & Astrophysik.
Von der Entwicklung der Sterne bis zur Entwicklung unserer Galaxie die zweite Gaia Die Veröffentlichung von Daten erweist sich bereits als Segen für Astronomen und Astrophysiker. Selbst nach Abschluss der Mission können wir davon ausgehen, dass Wissenschaftler die Daten noch analysieren und viel mehr über die Struktur und Entwicklung unseres Universums erfahren werden.
