Gaia DR2

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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 DR2 ist ein Sternkatalog mit rund 1,7 Milliarden Objekten, der auf den Beobachtungen der Raumsonde Gaia beruht. Gaia DR2 steht als Abkürzung für Gaia Data Release2 und ist nach Gaia DR1 die zweite große Veröffentlichung der Gaia-Mission. Der Katalog enthält außer Daten zu Sternen auch Informationen über Doppelsterne, Quasare und Asteroiden.

Datengrundlage[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der erste Sternkatalog Gaia DR1 beruhte auf den ersten 14 Monaten der Beobachtungszeit. Anfangs wurde mit einer vorbereiteten Objekteliste, der Initial Gaia Source List (IGSL), gearbeitet, die aus verschiedenen Katalogen zusammengestellt wurde. Bei einem Teil von Gaia DR1 wurden Daten des Tycho-2-Katalogs und des Hipparcos-Katalogs, die auf Messungen des Astrometriesatelliten Hipparcos basieren, mit Gaia-Messungen kombiniert. Das Ergebnis trägt die Bezeichnung Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS).[1]

Die Daten von DR2 basieren ausschließlich auf den Beobachtungen Gaias aus 22 Monaten Beobachtungszeit vom 25. Juli 2014 bis 23. Mai 2016. Die anfänglichen Objektelisten und die Ergebnisse von TGAS wurden in DR2 nicht weiter verwendet.[2]

DR2 ist eine eigenständige Veröffentlichung nur aus Gaia-Daten, beruhend auf anderen Grundlagen und Prinzipien als DR1 und soll daher nicht als neuere Version des Gaia DR1-Katalogs angesehen werden. Aus den Daten von DR1 wurde eine neue Objekteliste als Grundlage für DR2 erstellt und die Objekte bekamen neue Objekt-IDs. Objekte aus DR1 können im DR2 nicht mehr vorhanden sein, zu getrennten Objekten werden oder zu einem neuen Objekt zusammengelegt werden. Diese Effekte können beispielsweise durch Doppeleinträge und andere Probleme in der IGSL verursacht sein. Die neu generierte Objekteliste verhindert die Weiterführung von Problemen jedweder Art aus der IGSL oder den Katalogen, die der IGSL zugrunde liegen.

Für die Messung der scheinbaren Helligkeiten (Magnituden) der Objekte wurde ein anderes photometrisches System als bei DR1 verwendet, für das die durch die spektralen Empfindlichkeiten der Detektoren sowie die Transmissivitäten der Filter und anderer optischer Komponenten bestimmten Passbänder neu kalibriert wurden. Die gemessenen Helligkeiten werden entsprechend als GBP für Messungen mit dem blauen Photometer (Wellenlängenbereich 330–680 nm) und GRP für das rote Photometer (Wellenlängenbereich 640–1000 nm) bezeichnet. Hinzu kommt die G-Magnitude, eine ungefilterte Helligkeit G, die den gesamten Wellenlängenbereich von 350 bis 1000 nm abdeckt.[3] Das Radialgeschwindigkeitsspektrometer (RVS) ermittelt bei helleren Objekten eine zusätzliche Magnitude GRVS für den kleinen Spektralbereich von 845 bis 872 nm.

Es gibt eine Möglichkeit IDs von DR1 und DR2 nachzuverfolgen.[2] Es gibt einen Abgleich mit Objekten aus Hipparcos-2, Tycho-2, 2MASS Point Source Cataloge, SDSS DR9, Pan-STARRS, GSC2.3, PPM-XL, AllWISE und URAT-1.[4]

Alle Daten von DR2 sind über das Internet seit dem 25. April 2018 über jedes der fünf Datenzentren des Gaia-Archivs abrufbar.[5] Es gibt keine Beschränkung in der Nutzung dieser Daten.[6]

Die Originaldaten liegen als CSV und unsortiert vor. Die Rektaszension gilt dabei für 2015.5. Eine inoffizielle Quelle liefert die Daten tabellarisch in 1-Grad-Zonen und nach auf 2000.0 zurückgerechneter Rektaszension sortiert.[7]

Ergebnis[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Objekte und Daten in DR2, Visualisierung. Quelle: ESA
Das Ergebnis von Gaia DR2[4][8]
Art der Objekte Anzahl verfügbare Daten Messunsicherheit sonstige Unsicherheiten
Objekte mit G-Band Magnitude insgesamt 1.692.919.135 Position (α, δ), G-Band Magnitude (G) allg.system.Unsicherheit

< 0,1 mas (gemittelt)

G-Magnitude (mmag)
  • G < 13: 0,3
  • G = 17: 2
  • G = 20: 10
Davon Objekte mit zwei Parametern bis G ≈ 21 361.009.408 Position, G-Band Magnitude Position (mas)
  • G = 20: 2

(J2015.5)

Objekte mit Daten des blauen Photometers (BP) 1.381.964.755
  • Position
  • G-Band Magnitude
  • GBP Magnitude/ GRP Magnitude
GBP und GRP (mmag)
  • G < 13: 2
  • G = 17: 10
  • G = 20: 200
Daten des roten Photometers (RP) 1.383.551.713
Objekte mit fünf Parametern,

Magnitude von G = 21 bis G ≈ 3

1.331.909.727
  • Position (α, δ),
  • G-Band Magnitude
  • Parallaxe
  • Winkelgeschwindigkeit (μα, µδ),
Position und Parallaxe (mas)
  • G < 15: 0,02–0,04
  • G = 17: 0,1
  • G = 20: 0,7
  • G = 21: 2

Eigenbewegung (mas/Jahr)

  • G < 15: 0,07
  • G = 17: 0,2
  • G = 20: 1,2
  • G = 21: 3
Davon Objekte mit Radialgeschwindigkeit (sechs Parameter)
  • Magnitude GRVS = 4 bis GRVS ≈ 13.
  • Temperaturbereich (Teff) von 3550 bis 6900 K
7.224.631
  • Position (α, δ)
  • G-Band Magnitude
  • Parallaxe
  • Winkelgeschwindigkeit (μα, µδ),
  • Radialgeschwindigkeit
Radialgeschw. (km/s)
  • GRVS < 8: 0,3
  • GRVS =10: 0,6
  • GRVS = 11,75: 1,8
Variable Objekte mit Lichtkurven 550.737 Cepheiden, RR Lyrae, Mira und halbregelmäßige Kandidaten, High-Amplitude Delta Scuti, BY Draconis-Kandidaten, SX Phoenicis-Kandidaten, kurzzeitige Phänomene.
Bekannte Asteroiden 14.099 Epochen

Alle Daten aus der Beobachtung von Asteroiden und anderen Sonnensystemobjekten werden an das Minor Planet Center (MPC) weitergeleitet.

Position
  • 96 % im Bereich von ± 5 mas
  • 52 % im Bereich von ±1 mas, jeweils in Scanrichtung
Objekte der Gaia CRF2 556.869 Quasare für den Referenzrahmen (Gaia Celestial Reference Frame)
ICRF3 Objekte 2.820 Gaia-CRF2 Über­einstimmung (mas)
  • G = 19: 0,02
  • G < 12: 0,3
Rotation (mas/Jahr)
  • G = 19: < 0,02
  • G < 12: < 0,15
Effektive Temperatur Teff 161.497.595
  • 324 K
Extinktion AG und Rotverschiebung E (GBP-GRP) 87.733.672
  • AG: 0,46 mag
  • E: 0,23 mag
Radius (R) und Leuchtkraft (L) 76.956.778
  • R = 10 %
  • L = 15 %

Gaia Celestial Reference Frame (GCRF2)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gaia DR2 enthält die Positionen von 556.869 Quasaren mit G-Magnitude 16 bis 21. Sie bilden ein eigenes Bezugssystem für die Vermessung der Sternenörter. Nullpunkt für dieses Messsystem ist das Baryzentrum des Sonnensystems, die Rotationsachse ist gegenüber diesen weit entfernten Objekten fest und stimmt mit der des ICRF überein. Für Gaia DR2 wurde dieser Bezugsrahmen mit einer Vorabversion des ICRF3 abgeglichen. Eine Teilmenge von gemeinsamen 2820 Objekten stimmt in der Position mit der Vorabversion von ICRF3 sehr gut überein.[9]

Im Gegensatz zu den anderen Objekten wurden die Quasare von Gaia DR1 und DR2 noch nicht anhand der photometrischen Daten, sondern noch anhand von bestehenden Katalogen identifiziert und abgeglichen. Für den Abgleich wurde die Vorabversion von ICRF3 und der 1,4 Millionen Objekte enthaltende AllWISE AGN Katalog verwendet, der aktive galaktische Kerne sichtbar im mittleren Infrarot-Bereich verzeichnet.[10] Für ungefähr die Hälfte der Objekte konnte Gaia bisher mindestens einmal eine Entsprechung im optischen Bereich finden.[9]

Bekannte Grenzen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gaia DR2 ist trotz aller Verbesserungen gegenüber Gaia DR1 immer noch ein vorläufiger Katalog auf begrenzter Datenbasis und noch nicht alle bis dahin gesammelten Daten und Objekte wurden darin tatsächlich veröffentlicht. Ein Teil der Daten wurde vor der Veröffentlichung ausgefiltert.

Vollständigkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Katalog ist weitgehend vollständig im Magnitudenbereich zwischen G=12 und G=17. Die Vollständigkeit für helle Objekte wurde verbessert, es fehlt aber immer noch ein Teil der Objekte für G≲7. Am lichtschwächeren Ende gibt es keine klare Definition des Magnitudenlimits. Das Limit hängt stark von der Himmelsposition ab. Bei einer Dichte von über 400.000 Sternen pro Quadratgrad ist das Limit ungefähr G=18. Da die Zahl der Beobachtungen eine Rolle spielt, ist die Dichteverteilung der Objekte nicht gleichmäßig. Die Erkennung von Objekten in der Nähe von sehr hellen Objekten wurde verbessert, ist aber noch nicht optimal. Sterne mit sehr hoher Eigenbewegung konnten besser erfasst werden, es fehlen aber ungefähr 20 % der Objekte mit Eigenbewegung >0,6 arcsec/Jahr. Die Winkelauflösung hat sich gegenüber DR1 verbessert auf 0,4 arcsec.[4]

Astrometrie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es gibt systematische Fehler abhängig von der Himmelsposition, Magnitude und Farbe, die auf unter 0,1 mas geschätzt werden. Es gibt einen durchschnittlichen Parallaxen-Nullpunkt von -30 μas. Eine kleine Menge von Objekten mit gestörten Parallaxen lässt sich an ungewöhnlich großen positiven oder negativen Werten erkennen. Die astrometrischen Unsicherheiten sind mathematisch abgeleitet aus den Daten und wurden nicht an externen Daten kalibriert. Die Werte sind ungefähr 7–10 % unterschätzt für lichtschwache Objekte mit G>16 außerhalb der galaktischen Ebene und ungefähr 30 % für Sterne mit G<12. Die Qualität der astrometrischen Daten für Objekte mit einer Magnitude von heller als 6 ist generell schwächer als die übrigen Daten.[4] Die meisten der 361 Millionen Objekte mit nur zwei Parametern befinden sich am lichtschwachen Ende der Magnitudenskala.

Photometrie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Ergebnisse der Photometrie sind beeinträchtigt am lichtschwachen Ende bei G>19. Faktoren sind das Streulichtproblem, die Einschätzung der Hintergrundhelligkeit ist nicht genau genug und es gab noch keine spezielle Behandlung der Daten, um Einflüsse durch Überlagerung und nahe helle Objekte zu eliminieren. Laut Definition ist G = GBP + GRP. Es gibt jedoch inkonsistente Lichtflussmessungen, bei denen G nicht mit der Summe aus GBP und GRP übereinstimmt. Die Abweichung von diesem Wert wird mit dem Flux-Excess-Factor ausgedrückt.[4]

Radialgeschwindigkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es wurden keine Radialgeschwindigkeiten für Sterne mit Emissionslinien bestimmt. Überlagernde spektroskopische Doppelsterne werden behandelt wie Einzelsterne und nur eine mittlere Radialgeschwindigkeit wird angegeben. Radialgeschwindigkeiten sind für manche Arten von Doppelsternen noch nicht berechnet, solche Objekte fehlen.[4]

Astrophysikalische Werte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Werte für Teff, Extinktion AG, Rotverschiebung E (GBP-GRP), Radius und Leuchtkraft wurde alleine von der Drei-Band-Photometrie abgeleitet in Verbindung mit der Parallaxe für einzelne Sterne. Die Verbindung von Temperatur, Extinktion und Rotverschiebung lässt sich mit dieser Breitbandmessung nicht genügend auflösen, so dass viele Annahmen gemacht wurden, um diese Werte zu schätzen. Die Berücksichtigung der begleitenden Dokumentation vor Verwendung dieser Werte wird empfohlen.[4]

Variable Sterne[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nur ein Teil der variablen Sterne wurde bis ins Detail erforscht. Nicht alle variablen Sterne wurden klassifiziert und ein Teil der Klassifizierung kann falsch sein.[4]

Objekte des Sonnensystems[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Objekte sind nicht vollständig nach einem Kriterium, veröffentlicht wurde eine Vorauswahl von Hauptgürtelasteroiden, erdnahen Objekten und Trojanern. Alle veröffentlichten Objekte hatten mindestens 9 Transits.[2] Helle Objekte mit G≲10 wurden entfernt, weil die Werte von systematischen Effekten beeinflusst und noch nicht präzise genug kalibriert sind. G-Band-Photometrie gibt es für ungefähr die Hälfte der Transits.[4]

Meilensteine[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der erste Katalog Gaia DR1 wurde am 14. September 2016 veröffentlicht.

Der dritte Gaia-Katalog (Gaia DR3) soll Mitte bis Ende des Jahres 2020 herauskommen.Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren Mit Veröffentlichung von DR2 waren bereits alle Daten für DR3 gesammelt. 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.[11]

Die Veröffentlichung der während der nominellen 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.[11]Vorlage:Zukunft/In 4 Jahren Die offizielle Verlängerung der Mission bringt weitere Veröffentlichungen mit sich. Die letzten Daten sollen ungefähr zwei bis drei Jahre nach Ende der Mission veröffentlicht werden.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Gaia Collaboration: Gaia Data Release 2; Documentation release 1.0. Hrsg.: European Space Agency and Gaia Data Processing and Analysis Consortium. 25. April 2018 (esa.int [PDF]).
  • Gaia Collaboration: Gaia Data Release 2; Summary of the contents and survey properties. Hrsg.: Astronomy & Astrophysics. 16. April 2018, doi:10.1051/0004-6361/201833051.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Gaiaverse: Der erste Gaia-Katalog „Gaia DR1“, bereitgestellt vom Genius-Projekt
  2. a b c D. Katz, A.G.A. Brown: Gaia: on the road to DR2. 30. Oktober 2017, arxiv:1710.10816v2.
  3. Gaia DR2 Passbands. Abgerufen am 12. April 2018 (britisches Englisch).
  4. a b c d e f g h i Gaia DR2 - Cosmos. Abgerufen am 10. April 2018 (britisches Englisch).
  5. GAIA DATA ACCESS. Abgerufen am 21. April 2018.
  6. Gaia Archive. Abgerufen am 6. August 2017.
  7. Gaia for Guide. Abgerufen am 7. Juli 2018.
  8. Gaia Collaboration: Gaia Data Release 2; Summary of the contents and survey properties. Hrsg.: Astronomy & Astrophysics. 16. April 2018, S. 2, doi:10.1051/0004-6361/201833051.
  9. a b Gaia Collaboration: F. Mignard, S. Klioner, L. Lindegren, J. Hernandez, U. Bastian, A. Bombrun et. al.: Gaia Data Release 2; The Celestial reference frame (Gaia-CRF2). Hrsg.: A&A. 25. April 2018, arxiv:1804.09377 (arxiv.org [PDF]).
  10. ALLWISEAGN - AllWISE Catalog of Mid-IR AGNs. Abgerufen am 7. Juli 2018.
  11. a b Data Release scenario. ESA, 2017, abgerufen am 4. September 2017 (englisch).

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]