Gaia DR1

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Häufung der Objekte am Firmament. Farbkodierung: Keine oder extrem wenig Objekte = schwarz; wenig bis viele Objekte pro Quadratgrad = violett − blau − grün − gelb − orange − rot

Gaia DR1 ist ein Sternkatalog von circa 1,1 Milliarden Objekten, der hauptsächlich auf den Beobachtungen der Raumsonde Gaia beruht, wobei ein Teil der Daten aus der Hipparcos-Mission berücksichtigt wurden. Gaia DR1 steht als Abkürzung für Gaia Data Release1, die erste große Veröffentlichung von Daten am 14. September 2016 im Rahmen von mehreren Veröffentlichungen bis zum endgültigen Datenkatalog der Gaia-Mission.

Datengrundlage[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Daten von DR1 basieren auf den Beobachtungen Gaias vom 25. Juli 2014 bis 16. September 2015. Vor der Veröffentlichung mussten die Objekte gewisse Kriterien erfüllen, insbesondere mussten die Daten eine bestimmte Mindestanzahl an Beobachtungen aufweisen und eine statistische Unsicherheit unterschreiten, sodass in bestimmten Bereichen insbesondere entlang der Ekliptik deutliche Lücken zu finden sind.

Eine Beobachtungszeit von etwas mehr als einem Jahr ist zu kurz, um die Eigenbewegung bzw. Winkelgeschwindigkeit sicher von der Parallaxe und Bewegungen um ein Baryzentrum bei Anwesenheit von massereichen Exoplaneten unterscheiden zu können. Somit enthält Gaia DR1 hauptsächlich Positionsdaten und Gaia-Magnituden.

Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS) [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Position, Parallaxe (Entfernung) und Winkelgeschwindigkeit für mehr als 2 Millionen Sterne wurden unter Verwendung von Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS) ermittelt.[1] Dabei wurden ausschließlich die Positionsdaten aus dem Hipparcos- und dem Tycho-2-Katalog einbezogen und zusammen mit den Positionen von Gaia für die Berechnung der Winkelgeschwindigkeiten und Parallaxen benutzt. Es liegt eine Zeitspanne von ungefähr 25 Jahren zwischen den Daten von Hipparcos bzw. Tycho-2 und denen von Gaia. Dieses ermöglichte die Berechnung der Eigenbewegung mit einer Unsicherheit von wenigen Millibogensekunden pro Jahr. Die in den vorherigen Katalogen berechneten Eigenbewegungen und Parallaxen wurden für TGAS nicht verwendet.[1] Die typische Unsicherheit der Sterne von TGAS ist ± 0,3 Millibogensekunde (mas) für Positionen und Parallaxen und 1 mas pro Jahr für die Eigenbewegungen.[2]

Im Vorfeld von TGAS gab es das Projekt Hundred Thousand Proper Motions (HTPM). Das Projekt sollte zusammen mit den ersten Gaia-Daten für die Hunderttausend Sterne des Hipparcos-Katalogs eine Genauigkeit in Rektaszension von 65 μas/Jahr und in Deklination von 48 μas/Jahr für die Eigenbewegung erreichen. Bei Sternen mit bekannter Radialgeschwindigkeit bis auf 1–2 km/s sollte die Genauigkeit 10 μas/Jahr erreichen. Die Ergebnisse sollten dann dazu verwendet werden den Hipparcos Katalog zu aktualisieren. Mit TGAS war das Projekt obsolet.[3]

Ergebnis[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am 14. September 2016 wurden die ersten größeren, noch unvollständigen Datensätze über 1,1 Milliarden Objekte veröffentlicht (Gaia DR1). 400 Millionen davon waren vorher nicht katalogisiert.[4] Es fehlen Informationen über sehr helle Objekte mit einer Magnitude von G ≲ 7. Insbesondere bei sehr dicht bevölkerten Regionen fehlen Daten über lichtschwächere Objekte, während in wenig bevölkerten Regionen sogar lichtschwache Objekte mit einer Magnitude G ≥ 20 erfasst wurden. Lichtschwache Objekte in der direkten Nähe von hellen Objekten fehlen manchmal. Objekte mit einer großen scheinbaren Bewegung von fehlen, ebenso sehr rote oder sehr blaue Objekte. Doppelsterne mit einem Abstand von weniger als 4 as sind noch nicht mit optimalem Ergebnis aufgelöst.[5][6] Gaia DR 1 enthält Messungen von über 2000 Quasaren aus dem International Celestial Reference Frame, deren Positionen bereits auf 40 Mikrobogensekunden (μas) genau vermessen sind und die als Bezugsrahmen dienen können.[7] Die meisten Quasare sind extrem weit entfernt, so dass deren Eigenbewegung und Parallaxe vernachlässigbar klein sind.

Alle Daten von DR1 sind über das Internet abrufbar im Gaia Archiv.[8]

Das Ergebnis von DR1[9]
Art der Objekte Anzahl verfügbare Daten
Gesamtzahl der Objekte 1.142.679.769 Position (α, δ), G-Band Magnitude (G)
Objekte der TGAS
  • Davon: Hipparcos
  • Davon: Tycho-2 ohne Hipparcos
2.057.050
93.635
1.963.415
Position (α, δ), G-Band Magnitude, Parallaxe , Winkelgeschwindigkeit (μα, µδ)
Objekte mit Intensitätskurven 3.194
2.595
599
Position, Intensitätskurven
ICRF Quasare 2.152 Position, G-Band Magnitude[5]

In der benachbarten, 2,4 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie M33 konnte Gaia ungefähr 40.000 der hellsten von den geschätzten 40 Milliarden Sternen dieser Galaxie verzeichnen.[10]

Neuentdeckungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es wurden nicht nur wie erwartet viele lichtschwache Objekte neu katalogisiert, sondern es konnten auch unerwartete Entdeckungen gemacht werden. Zu den größeren Überraschungen gehört die Entdeckung eines großen Sternhaufens, der zuvor der Beobachtung entgangen war. Mit einer einfachen, bereits von Wilhelm und Caroline Herschel angewandten Zählung der Objekte bezogen auf bestimmte Flächeneinheiten stellte Sergey E. Koposov im Bereich des Sirius eine signifikante Häufung von Objekten fest. Die Entdeckung sah zunächst aus wie Artefakte, also scheinbare Objekte, die durch die intensive Überstrahlung durch Sirius entstehen, aber die hohe Zahl an gefundenen Objekten entsprach nicht der Menge an Artefakten, die von Sirius erwartet wurden. Der neue Sternhaufen trägt den Namen Gaia 1, ein weiterer neu gefundener Sternhaufen bekam den Namen Gaia 2.[11]

Weitere Veröffentlichungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Der zweite Gaia-Katalog (Gaia DR2) wurde am 25. April 2018 veröffentlicht. Er enthält knapp 1,7 Milliarden Objekte, davon 1,3 Milliarden mit Eigenbewegungen und Parallaxen.
  • Der dritte Gaia-Katalog (Gaia DR3) soll Mitte bis Ende des Jahres 2020 herauskommen.Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren Er soll weiter verbesserte Astrometrie und Photometrie enthalten, außerdem spektroskopische und photometrische Objektklassifikationen für gut auswertbare Objekte. Veröffentlicht werden zudem Kataloge von Objekten, die keine Sterne sind.[12]
  • Gaia DR4: Die Veröffentlichung für die während der offiziellen Missionsdauer gewonnenen Daten wird gegen Ende des Jahres 2022 erwartet. Darin enthalten sind alle astrometrischen und photometrischen Daten, alle veränderlichen Sterne, alle Doppel- und Mehrfachsternsysteme, Klassifikationen und diverse astrometrische Daten für Sterne, nicht aufgelöste Doppelsterne, Galaxien und Quasare, eine Liste von Exoplaneten, alle Epochen und Transitdaten für alle Objekte.[12]Vorlage:Zukunft/In 4 Jahren
  • Gaia DR5: Durch die offizielle Missionsverlängerung werden weitere Veröffentlichungen folgen. Die letzten Veröffentlichungen werden ungefähr zwei bis drei Jahre nach Beendigung des Sondenbetriebs erwartet.

Hot Stuff for One Year (HSOY)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die zuvor bekannten Daten zusammen mit den Ergebnissen von Gaia DR1 erlaubten eine Weiterentwicklung der Datenlage zur Überbrückung der Zeit zwischen der Veröffentlichung von DR1 und DR2. Die Daten von Hot Stuff for One Year (HSOY) wurden berechnet aus Gaia DR1 Daten und erdgebundener Astrometrie aus dem PPMXL-Katalog auf die gleiche Weise, wie der PPMXL-Katalog berechnet wurden. Auf diese Weise konnte für 583 Millionen Sterne die Eigenbewegung berechnet werden und die Werte erreichten die hohe Präzision in der Position von Gaia und Eigenbewegungen mit Präzision von deutlich weniger als 1 bis zu 5 mas/Jahr, je nach Helligkeit und Himmelsposition. Der Katalog enthält keine Parallaxen, somit hat der Katalog vier Parameter.[13]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Gaia Collaboration: Gaia Data Release 1; Documentation release 1.2. Hrsg.: European Space Agency and Gaia Data Processing and Analysis Consortium. 18. Dezember 2017 (esa.int [PDF]).

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Daniel Michalik, Lennart Lindegren, David Hobbs: The Tycho-Gaia astrometric solution; How to get 2.5 million parallaxes with less than one year of Gaia data. 24. Dezember 2014, doi:10.1051/0004-6361/201425310 (aanda.org [PDF]).
  2. Lennart Lindegren, U. Lammers, U. Bastian et al.: Gaia Data Release 1 - Astrometry: one billion positions, two million proper motions and parallaxes. doi:10.1051/0004-6361/201628714 (aanda.org [PDF]).
  3. F. Mignard: The Hundred Thousand Proper Motions Project. GAIA-C3-TN-OCA-FM-040-01. Hrsg.: DPAC. 21. Oktober 2009 (esa.int).
  4. Detailed map shows Milky Way is bigger than we thought. 14. September 2016, abgerufen am 16. September 2016 (englisch).
  5. a b Gaia DR1 – Cosmos. Abgerufen am 6. August 2017 (britisches Englisch).
  6. Gaia’s billion-star map hints at treasures to come. ESA Pressebericht, 13. September 2016.
  7. F. Mignard, S. Klioner, L. Lindegren et al.: Gaia Data Release 1; Reference frame and optical properties of ICRF sources. S. 2, doi:10.1051/0004-6361/201629534 (aanda.org [PDF]).
  8. Gaia Archive. Abgerufen am 6. August 2017.
  9. Gaia Collaboration: Gaia Data Release 1; Summary of the astrometric, photometric, and survey properties. Astronomy & Astrophysics, 31. August 2016, S. 4, doi:10.1051/0004-6361/201629512 (aanda.org [PDF]).
  10. An extragalactic star-forming region. Abgerufen am 5. August 2017 (britisches Englisch).
  11. How do you find a star cluster? Easy, simply count the stars. Abgerufen am 21. November 2017 (britisches Englisch).
  12. a b Data Release scenario. ESA, 2017, abgerufen am 4. September 2017 (englisch).
  13. M. Altmann, S. Roeser, M. Demleitner, U. Bastian, E. Schilbach: Hot Stuff for One Year (HSOY); A 583 million star proper motion catalogue derived from Gaia DR1 and PPMXL. Hrsg.: A&A. 4. Januar 2017, doi:10.1051/0004-6361/201730393.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]