In der Astronomie werfen wir den Begriff „Lichtjahr“ scheinbar so schnell um, wie sich das Licht selbst bewegt. Die Parallaxe eines Sterns - seine winzige scheinbare Verschiebung einmal im Jahr, die durch unseren sich bewegenden Blickwinkel auf der Erde verursacht wird - zeigt seine Entfernung wahrer als jede andere Methode.
Genaue Parallaxen von Sternen in der Nähe bilden die Basis der gesamten kosmischen Entfernungsleiter zu den am weitesten entfernten Galaxien. Es ist eine entscheidende Wissenschaft, die einen riesigen Sprung nach vorne machen wird. Das lang erwartete Gaia-Observatorium der Europäischen Weltraumorganisation, das am 19. Dezember 2013 eröffnet wurde, ist nun bereit, seine wissenschaftliche Mission zu beginnen.
Gaias Ziel ist es, die bisher genaueste Karte der Milchstraße zu erstellen. Es wird die Standorte von einer Milliarde Sternen auf 20 genau bestimmenth Größe - fast ein Prozent aller Sterne in der Milchstraße.
"Wir werden ... eine Milliarde - wenn nicht mehr - Sterne mit den Instrumenten für Astrometrie und Photometrie analysieren und dabei die Position und Bewegung jedes Sterns bis zu 100-mal genauer messen als Gaias Vorgänger Hipparcos und für eine weitaus größere Anzahl von Sternen", sagte Giuseppe Sarri. Gaia-Projektmanager der ESA in einer Pressemitteilung.
Obwohl Gaias Ziel täuschend einfach ist, ist es unmöglich, es mit bodengestützten Teleskopen zu tun, bei denen die Turbulenzen aus der Erdatmosphäre einfach zu hoch sind. Gaia umgeht dieses Problem, indem es sich über der Erdatmosphäre befindet. Entfernungen werden mit einer Genauigkeit von mindestens 25 Mikrosekunden gemessen. Das ist so, als würde man die scheinbare Breite eines menschlichen Haares in Chicago aus der Entfernung von New York messen.
Zu diesem Zweck wird Gaia wiederholt den Himmel scannen und jeden seiner Milliarden Sterne über einen Zeitraum von fünf Jahren durchschnittlich 70 Mal beobachten. Es dreht sich alle sechs Stunden langsam, streicht mit seinen beiden Teleskopen über den Himmel und fokussiert das Licht von ihren getrennten Feldern auf die größte Digitalkamera, die jemals im Weltraum geflogen wurde, mit fast einer Milliarde Pixeln.
Während die Sterne über die Kamera driften, werden die relativen Positionen aller erkannten Sterne gemessen. Im Laufe der Zeit wird ein vollständiges Netzwerk von Positionen aufgebaut, das schließlich eine hochpräzise 3D-Karte ergibt.
Gaia ist jetzt bereit, seine fünfjährige Wissenschaftsphase zu beginnen, aber ohne ein paar unerwartete Pannen wäre es keine echte Wissenschaftsmission.
Ein früh aufgedecktes Problem war das Gefrieren von Wasser an einigen Teilen der Optik, was zu einer vorübergehenden Verringerung der Transmission der Teleskope führte. Das Wasser war wahrscheinlich vor dem Start im Raumschiff eingeschlossen und trat aus, sobald es sich in einem Vakuum befand. Das Erhitzen der betroffenen Optik zum Entfernen des Eises löste das Problem weitgehend.
Ein weiteres Problem ist ein höheres Maß an "Streulicht", das Gaias Kamera erreicht als vor dem Start vorhergesagt. Es scheint eine Mischung aus Sonnenlicht zu sein, das seinen Weg an Gaias Sonnenschutz mit 10 m Durchmesser vorbei findet, und Licht von anderen astronomischen Objekten. Dieser Einfluss sollte für alle beobachteten schwachen Sterne signifikanter sein.
„Wir optimieren jedoch die Onboard-Software, um die Auswirkungen dieser höheren Hintergrundlichtwerte so gering wie möglich zu halten, und wir sind zuversichtlich, dass wir nicht weit von unserer ursprünglichen und etwas konservativen Schätzung entfernt sein werden, 150 Millionen Sterne mit [ das] Radialgeschwindigkeitsspektrometer wie geplant “, sagte Sarri.
Schließlich enthält Gaia eine Laservorrichtung, mit der der Trennungswinkel zwischen den beiden Teleskopen gemessen werden kann. Dies ist erforderlich, um erwartete periodische Schwankungen zu korrigieren, die durch thermische Änderungen beim Drehen von Gaia verursacht werden. Obwohl das System funktioniert, sind die erkannten Abweichungen größer als erwartet, sodass weitere Anstrengungen unternommen werden, um die Abweichungen genau zu messen.
Tests während der Inbetriebnahme haben jedoch gezeigt, dass Gaia in einigen Fällen eine bessere Leistung als erwartet erbringen kann. Einerseits könnte es möglich sein, Gaias Reichweite auf Sterne auszudehnen, die noch schwächer als 20 sindth Auf der anderen Seite können Softwareänderungen es Gaia ermöglichen, fast alle hellsten Sterne am Himmel zu messen, was zuvor als zu hell für ein derart empfindliches System ausgeschlossen war.
"Die Inbetriebnahmephase war herausfordernd, und obwohl einige Aktivitäten noch nicht abgeschlossen sind, ist Gaia insgesamt in einem guten Zustand, um sein Versprechen zu erfüllen. Alle wissenschaftlichen Kernziele sind wie erhofft noch erreichbar", sagte Timo Prusti, Projektwissenschaftler der ESA für Gaia.
Sie können Gaias Mission und zukünftige wissenschaftliche Ergebnisse in einem eigenen Blog verfolgen.
