Aufspüren von Gaia zur Kartierung der Milchstraße

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Vermessung des Himmels

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.

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