Gaia erstellt eine unglaublich präzise dreidimensionale Karte von mehr als einer Milliarde Sternen in der Milchstraße und darüber hinaus. Es erfasst ihre Bewegung, Leuchtkraft, Temperatur und Zusammensetzung. Diese umfangreiche Sternzählung wird die Daten liefern, die zur Beantwortung einer Reihe wichtiger Fragen zum Ursprung, zur Struktur und zur Entwicklungsgeschichte der Milchstraße erforderlich sind.
Die Zusammenarbeit zwischen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und Gaia hat neue Daten in Form von fünf wichtigen Produktveröffentlichungen veröffentlicht. Die Ergebnisse sind sehr spannend und stellen gleichzeitig einen ersten Ausblick auf die vierte Version des Gaia-Sternkatalogs (GaiaDR4) dar, die voraussichtlich Ende 2025 erscheinen wird.
Der Gaia-Satellit kartiert seit 2014 den Himmel und seine Karten umfassen Sterne, die eine Million Mal dunkler sind als das, was mit bloßem Auge sichtbar ist. Die vollständigste und detaillierteste dritte Version des Sternenkatalogs (GaiaDR3) wird im Juni 2022 veröffentlicht, was einen Meilenstein in der astrophysikalischen Forschung darstellt. Die außergewöhnlich präzisen Sternabstände, Bewegungen und grundlegenden Parameter von Gaia sowie die Klassifizierung von Quasaren und die präzise Astrometrie von Asteroiden sind heute Teil der täglichen Arbeit und Forschung der meisten Astronomen.
Der Kugelsternhaufen Omega Centauri ist einer der Höhepunkte der neu veröffentlichten Daten. Der Sternhaufen enthält etwa 10 Millionen Sterne und erscheint am Himmel sehr dicht, was für Gaia eine Herausforderung darstellt, sie aufzulösen. Bedenken Sie, dass GaiaDR4 voraussichtlich verschiedene Technologien einsetzen wird, um Daten in den dichtesten und interessantesten Bereichen zu verarbeiten. Die Wiederaufbereitung des Omega-Centauri-Clusters stellte die astrometrischen und photometrischen Messungen von weiteren 526.587 Sternen in seinem Kern wieder her.
Obwohl Gaia dieselben Sterne über verschiedene Epochen hinweg mehrfach beobachtet hat, hat die ESA bisher nur Durchschnittsmessungen veröffentlicht. Dies hindert Gaia nicht daran, veränderliche Sterne zu identifizieren, aber die für den Klassifizierungsprozess verwendeten Merkmale wie Momentanphotometrie und Radialgeschwindigkeit wurden noch nicht veröffentlicht. Während wir auf Gaia DR4 warten, werden alle Beobachtungsdaten (dural und gemittelt) veröffentlicht, wobei im Rahmen dieser wichtigen Produktveröffentlichungen einige Zeitreihendaten höchster Qualität veröffentlicht werden, die für 9164 langperiodische veränderliche Sterne erfasst wurden. Dies wird der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen, sich auf die große Datenmenge vorzubereiten, die Gaia im Jahr 2025 liefern wird.
Der Raum zwischen den Sternen ist nicht völlig leer. Es ist mit Gas und Staub geringer Dichte gefüllt, die aus Atomen, Ionen und Molekülen bestehen. Dieses interstellare Material absorbiert und streut Licht, wodurch der Lichtfluss des Sterns immer roter und schwächer wird. Weitere breite Merkmale treten in Sternspektren auf, die als „interstellare Diffusionsbänder“ bekannt sind. Sie entstehen durch die Absorption sehr komplexer Moleküle im interstellaren Medium in bestimmte Richtungen. Solche interstellaren Dispersionen existieren im Wellenlängenbereich des Gaia-Radialgeschwindigkeitsspektrometers, das die Entstehung der galaktischen Scheibe und ihrer Spiralarme verfolgt.
An einem Ende der Entfernungsskala, nahe der Grenze unseres beobachtbaren Universums, entdeckt Gaia Quasare. Einige dieser Quasare befinden sich möglicherweise so nahe an massereichen Galaxien am Himmel, dass ihre Lichtwege durch die Gravitationsquelle der Galaxie abgelenkt werden, als würden sie durch eine Linse gehen. Die durch den Linseneffekt erzeugte Gravitationsspiegelung kann zur direkten Abschätzung des Alters und der Expansionsrate des Universums genutzt werden. In den letzten Monaten hat das Gaia-Team 381 neue mögliche Linsenquasare und Fata Morgana entdeckt.
Am anderen Ende der Entfernungsskala verarbeitete das Gaia-Team 156.764 Asteroiden erneut, verwendete jedoch Daten aus 66 Monaten anstelle der 34 Monate von DR3. Infolgedessen decken die Beobachtungen der meisten Asteroiden des Hauptgürtels nun einen vollständigen Kreis um die Sonne ab, wodurch die Umlaufbahn geschlossen wird und somit die Genauigkeit der Umlaufbahn erheblich verbessert wird.
Beiträge und Zukunftsaussichten
Die Expertise von Astrophysikern der Université Leuven in Belgien, des Königlichen Observatoriums von Belgien, der Université Libre de Bruxelles, der Universität Antwerpen und der Universität Lüttich spielte eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung und Analyse von Gaia-Daten und insbesondere bei der Umsetzung wichtiger Produktveröffentlichungen. Ihre Arbeit wurde vom belgischen Bundesamt für Wissenschaftspolitik (BELSPO) im Rahmen des ESA PRODEX-Programms unterstützt. Neben der Bereitstellung neuer Daten zur Ergänzung der dritten Version des Gaia Star-Katalogs bietet die Einführung des Schlüsselprodukts auch einen Proof-of-Concept für verschiedene neue Funktionen, die in der Datenanalyse-Pipeline implementiert sind, wodurch das Datenvolumen von DR4 verdoppelt wird. Sie bieten einen wesentlichen und nützlichen Überblick über alle Versprechen, die die vierte Ausgabe des Star-Katalogs erfüllen wird.