Gaia-Karte des gesamten Himmels

Diese 800-Mega-Pixel-Grafik (bitte anklicken) ist eine sehr genaue Karte des gesamten Himmels, die die Europäische Weltraumorganisation (ESA) mithilfe der Raumsonde „Gaia“ aus der (Ver-)Messung von rund 1,7 Milliarden kosmischen Objekten gewonnen und im April 2018 dann in dieser hier dargestellten Form visualisiert hat. Position, Helligkeit und Farbe jedes dieser von „Gaia“ erfassten Objekte (vor denen die meisten natürlich Sterne sind) liegen mit so extrem hoher Genauigkeit vor, dass sich daraus die hier zu sehende, hochaufgelöste Helligkeits-Verteilung über den Gesamt-Himmel (Full-Sky) ergibt. Je heller eine Stelle, desto größer ist dort die Objekt- bzw. Sternendichte.

Am hellsten ist natürlich der Bereich der galaktischen Ebene (im Bild horizontal von links nach rechts liegend), weil sich dort die allermeisten der rund 300 Milliarden Sterne unserer Galaxie aufhalten. Dort befinden sich auch die meisten der riesigen, dunkel erscheinenden Staubwolken, die sich durch unsere gesamte Galaxie ziehen. Da große Staubmengen sehr effektiv Licht absorbieren, repräsentieren diese intensiven, filigranen Dunkelstellen, die man entlang der galaktischen Ebene in dieser Grafik sieht, genau diese kosmischen Staubwolken. Ein sehr faszinierender Anblick unserer Galaxie.

Die einzelnen Bildpunkte (Pixel) in dieser Karte der Raumsonde Gaia sind also keine einzelnen Sterne (oder anderer Himmelsobjekte), sondern repräsentieren jeweils eine Summe verschiedenster Messergebnisse an genau dem entsprechenden Gebiet am Himmel. Ein Pixel ist also immer ein Summenergebnis der entsprechenden Stelle am Himmel. Deswegen sind in dem Bild auch keine einzelnen helleren Sterne zu erkennen bzw. identifizieren, wie man sie teils mit bloßem Auge bzw. insbesondere auf Fotografien erkennen kann. Aus demselben Grund schälen sich in der Grafik auch die Nebel/h-alpha-Gebiete (Gasnebel) nicht so gut und klar heraus, wie es sonst auf Fotos zu sehen ist. Dafür aber, wie oben schon erwähnt, heben sich die Staubwolken (Dunkelwolken) vor dem hell leuchtenden Sternenteppich der galaktischen Ebene wunderbar plastisch ab – nicht nur vor der galaktischen Ebene.

Rechts unten im Bild „Gaia Milchstraße“ fallen die beiden Magellanschen Wolken auf. Das sind Begleitgalaxien unserer Galaxie, die sich (bezogen auf unsere Galaxie) in etwa 170.000 Lichtjahren Entfernung aufhalten (Große Magellansche Wolke, mit rund 15 Milliarden Sternen) bzw. in 200.000 Lichtjahren Entfernung (Kleine Magellansche Wolke, ca. 5 Milliarden Sterne). Zudem macht die Messung und Visualisierung der Helligkeitsverteilung unsere Galaxie mehrere der insgesamt etwa 150 Kugelsternhaufen sichtbar, die wie ein Bienenschwarm (im Abstand von etwa 10.000 bis 70.000 Lichtjahren Entfernung) das Zentrum unserer Milchstraße (=Galaxis) umschwirren. Zudem zeigen sich einige der hellen Offenen Sternhaufen, die vornehmlich eher nahe der Galaktischen Ebene verteilt sind.

Beeindruckend sind die gigantischen Datenmengen und deren ungeheuerliche Präzision, aus denen sich diese hier gezeigte Gaia-Karte zusammensetzt. Und obwohl wir hier „nur“ visualisierte Messdaten von 1,7 Milliarden Himmels-Objekten sehen (diese hat Gaia, wie oben schon erwähnt, bislang erfasst und vermessen), sieht diese Grafik fast aus wie ein atemberaubendes Foto unserer Heimat-Galaxie. Fotos zeigen die Galaktischen Nebel (h-alpha-Gebiete, usw.) unserer Milchstraße noch viel intensiver. Doch diese Grafik will sich auch nicht mit einem Foto messen, sondern einfach nur die aus den Daten gewonnene Verteilung von Helligkeiten, Positionen und Farben darstellen.

Einige Hintergründe zur Gaia-Karte

Ausgerüstet mit einer Gigapixel-Kamera, scannt das im Jahr 2013 ins All gestartete Weltraumteleskop Gaia kontinuierlich den gesamten Himmel ab (dreidimensional optische Durchmusterung), wie er sich ringsum die Erde herum zeigt. Gaia bewegt sich im gleichen Maße (und Abstand) wie die Erde um die Sonne, erlauben die gewonnenen Daten zur Parallaxen-Messung die Ermittlung der genauen Position von vielen Sternen. Und zwar von mehr als einer Milliarde Stück. Zudem sind aus den bisherigen Datensätzen auch die Entfernungen von immerhin rund 170 Millionen Sternen bekannt. Auch wenn dies im Verhältnis zur Gesamtzahl aller Sternen in unserer Galaxie wenig erscheint, so liegt mit diesen Daten die bislang umfassendste und präziseste Karte (Atlas) unseres Himmels vor. Daten liegen aber nicht nur zu Helligkeiten, Farben, Positionen und Entfernungen von zig Sternen vor, sondern z.B. auch zu deren Oberflächentemperatur und vor allem zu deren Eigenbewegung. Für Sterne im Umkreis von etwa 1000 Lichtjahren hat die Raumsonde Gaia die Geschwindigkeit in alle drei Raumrichtungen (3D) gemessen. Daraus sind Muster von allen sonnennahen Sternen in Form ihrer exakten Bewegungen im Raum visualisierbar geworden.

Doch bei allen diesen Daten geht es nicht nur um Sterne in unserer Galaxie, sondern auch um z.B. die Bahnen von etwa 14.000 Asteroiden mit samt ihrem jeweiligen Rückstrahlverhalten von Sonnenlicht (Albedo). Oder von vielen Quasaren (das sind hell leuchtende Kerne von jeweils sehr weit entfernten Galaxien), die dann später als Orientierungspunkte für verschiedene Bezugssysteme exzellente Dienste erweisen können. Insgesamt umfasst der aktuelle Gaia-Katalog (Gaia DR2) unter anderem die Breitband-Helligkeiten von knapp 1,7 Milliarden Himmelsobjekten, von etwa 160 Millionen sind nun die Oberflächentemperaturen bekannt, von knapp 80 Millionen wurden Durchmesser und Leuchtkraft erfasst, bei fast 90 Millionen ist nun klar, wieviel Staub in der Sichtlinie Erde-Objekt vorhanden ist und bei immerhin gut 7 Millionen Sternen (um unsere Sonne herum) ist nun deren dreidimensionale Bewegung im Raum exakt bekannt.

Für Astronomen enthält dieser gigantische Datenkatalog einen unermesslichen Schatz an Informationen bereit. Die Auswertung aller dieser Daten steht gerade erst am Anfang und wird noch viel Spannendes und Unerwartetes in den kommenden Jahren ans Licht bringen. Gerade was die Struktur, den Aufbau und die Entwicklung unserer Galaxie anbelangt. In den nächsten vier bis fünf Jahren sammelt Gaia weiter Daten und so stehen dann insgesamt, am Ende der Mission, sagenhafte 1000 Terrabyte an Datenvolumen zur Auswertung bereit. Eine astronomische Menge …

Quelle der oben verwendeten Grafik: ESA/Gaia/DPAC.