Pressemitteilung

Aufspüren von Gaia zur Kartierung der Milchstraße

Das VST der ESO hilft bei der Bestimmung der Umlaufbahn der Raumsonde, um die genaueste Karte aller Zeiten von mehr als einer Milliarde Sternen zu ermöglichen.

2. Mai 2019

Dieses Bild, eine Kombination aus mehreren Beobachtungen, die mit dem VLT Survey Telescope (VST) der ESO aufgenommen wurden, zeigt die ESA-Raumsonde Gaia als eine schwache Spur von Punkten in der unteren Hälfte des sternenerfüllten Bildfeldes. Diese Beobachtungen wurden im Rahmen einer fortwährenden Zusammenarbeit zur Messung von Gaias Umlaufbahn und zur Verbesserung der Genauigkeit seiner beispiellosen Sternkarte aufgenommen.

Gaia, betrieben von der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA), vermisst den Himmel aus dem All, um die größte und präziseste dreidimensionale Karte unserer Galaxie zu erstellen. Vor einem Jahr veröffentlichte die Gaia-Mission den mit Spannung erwarteten zweiten Datensatz, der hochpräzise Messungen – Positionen, Entfernungen und Eigenbewegungen – von mehr als einer Milliarde Sternen in unserer Milchstraßen-Galaxie beinhaltet. Dieser Katalog hat umwälzende Studien in vielen Bereichen der Astronomie ermöglicht, die sich mit der Struktur, dem Ursprung und der Entwicklung der Milchstraße befassen und seit seiner Einführung im Jahr 2013 mehr als 1700 wissenschaftliche Publikationen hervorgebracht.

Um die für Gaias Sternkarten erforderliche Genauigkeit zu erreichen, ist es entscheidend, die Position der Raumsonde von der Erde aus zu bestimmen. Während Gaia den Himmel scannt und Daten für seine Sternzählung sammelt, überwachen Astronomen regelmäßig seine Position mit einem globalen Netzwerk optischer Teleskope, einschließlich der VST am Paranal-Observatorium der ESO [1]. Das VST ist derzeit das größte Durchmusterungsteleskop, das den Himmel im sichtbaren Licht beobachtet und Gaias Position am Himmel jede zweite Nacht im Laufe des Jahres aufzeichnet.

„Gaia-Beobachtungen erfordern ein besonderes Beobachtungsverfahren“, erklärt Monika Petr-Gotzens, die seit 2013 die Durchführung der ESO-Beobachtungen von Gaia koordiniert. „Die Raumsonde ist das, was wir ein sich bewegendes Ziel nennen, da sie sich im Vergleich zu den Hintergrundsternen schnell bewegt – Gaia zu verfolgen ist eine echte Herausforderung!“

„Das VST ist das perfekte Instrument, um die Bewegung von Gaia zu bestimmen“, erläutert Ferdinando Patat, Leiter des Observing Programmes Office der ESO. „Die Nutzung einer der erstklassigen bodengebundenen Einrichtungen der ESO zur Unterstützung modernster Weltraumbeobachtungen ist ein gutes Beispiel für wissenschaftliche Zusammenarbeit.“

„Dies ist ein spannendes Zusammenspiel zwischen dem Erdboden und dem Weltraum, bei der eines der Weltklasse-Teleskope der ESO verwendet wird, um die bahnbrechenden Beobachtungen des Vermessers von Milliarden von Sternen zu sichern“, kommentiert Timo Prusti, Gaia-Projektwissenschaftler bei der ESA.

Die VST-Beobachtungen werden von den Flugdynamikexperten der ESA genutzt, um Gaia zu verfolgen und den Kenntnisstand über die Umlaufbahn der Raumsonde zu verfeinern. Eine sorgfältige Kalibrierung ist erforderlich, um die Beobachtungen, bei denen Gaia nur ein Lichtpunkt zwischen den hellen Sternen ist, in aussagekräftige Bahndaten zu verwandeln. Daten aus Gaias zweitem Katalog wurden verwendet, um jeden der Sterne im Sichtfeld zu identifizieren, und ermöglichten es, die Position der Raumsonde mit erstaunlicher Präzision zu berechnen - auf bis zu 20 Millibogensekunden.

„Es handelt sich um einen anspruchsvollen Vorgang: Wir verwenden Gaias Messungen der Sterne, um die Position der Gaia-Sonde zu kalibrieren und letztendlich ihre Messungen der Sterne zu verbessern“, schildert Timo Prusti.

„Nach sorgfältiger und langwieriger Datenverarbeitung haben wir nun die erforderliche Genauigkeit erreicht, damit die bodengebundenen Beobachtungen von Gaia im Rahmen der Bahnbestimmung durchgeführt werden können“, sagt Martin Altmann, Leiter der Kampagne Ground Based Optical Tracking (GBOT) am Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Deutschland.

Die GBOT-Informationen werden verwendet, um unsere Kenntnisse über Gaias Umlaufbahn nicht nur in zukünftigen Beobachtungen zu verbessern, sondern auch für alle Daten, die in den Vorjahren von der Erde gesammelt wurden, was zu Verbesserungen bei den Datenprodukten führt, die in zukünftigen Versionen enthalten sein werden.

Endnoten

[1] Diese Zusammenarbeit zwischen ESO und ESA ist nur eines von mehreren Kooperationsprojekten, die von der Expertise beider Organisationen bei der Weiterentwicklung der Astronomie und Astrophysik profitiert haben. Am 20. August 2015 unterzeichneten die Generaldirektoren der ESA und der ESO eine Kooperationsvereinbarung, um Synergien durch solche Projekte zu erleichtern.

Weitere Informationen

Um den Austausch zwischen astrophysikalischen Raumfahrtmissionen und bodengebundenen Einrichtungen sowie zwischen ihren jeweiligen Gemeinschaften zu fördern, organisieren ESA und ESO gemeinsam eine Reihe von internationalen Astronomietreffen. Der erste gemeinsame Workshop von ESA und ESO findet im November 2019 bei der ESO statt. Derzeit ist eine Ausschreibung für den zweiten Workshop, der 2020 bei der ESA stattfinden soll, offen.

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist außerdem einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist das Tor Europas zum Weltraum. Ihre Aufgabe ist es, die Entwicklung der europäischen Raumfahrtfähigkeit zu gestalten und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt weiterhin den Bürgern Europas und der Welt zugute kommen.

Die ESA ist eine internationale Organisation mit 22 Mitgliedstaaten. Durch die Koordinierung der finanziellen und intellektuellen Ressourcen seiner Mitglieder kann es Programme und Aktivitäten durchführen, die weit über den Rahmen eines einzelnen europäischen Landes hinausgehen.

Der Satellit Gaia der ESA wurde 2013 gestartet, um die präziseste dreidimensionale Karte von mehr als einer Milliarde Sternen in der Milchstraße zu erstellen. Die Mission hat bisher zwei Datenkataloge veröffentlicht: Gaia Data Release 1 im Jahr 2016 und Gaia Data Release 2 im Jahr 2018. Weitere Veröffentlichungen werden in den kommenden Jahren folgen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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