Volkszählung in der Milchstraße

Der Sternenhimmel im Mai.

In einer klaren Nacht fernab einer Großstadt zieht die Milchstraße als blass schimmerndes Band über das Firmament. Das schwache Glimmen rührt von scheinbar unzähligen Sternen her, die in der Scheibenebene unserer Galaxis versammelt sind. Sie misst 100 000 bis 120000 Lichtjahre im Durchmesser, ist aber im Schnitt nur 3000 Lichtjahre dick; in ihrer Mitte dehnt sich der Bulge über 16000 Lichtjahren aus, in dem die Sterne sehr viel dichter stehen.

Doch immer noch wissen wir über die Sterne unserer Heimatgalaxie erstaunlich wenig. Bisher waren beispielsweise nur die Positionen von 120000 Sternen hinreichend genau bekannt; gemessen hatte sie der Vorgängersatellit des Gaia-Projekts Hipparcos in den 1990er Jahren. Die mit dieser Mission ebenfalls ermittelten Entfernungen bargen teilweise noch große Ungenauigkeiten.

Dabei ist es essenziell, gerade die Entfernung eines Sterns zu kennen. Denn erst damit lässt sich bestimmten, wie hell der Stern wirklich ist und somit auch, wie viel Energie er abstrahlt - eine wichtige Größe bei der Klassifikation von Sternen. Die Gaia-Mission legt hier nun in mehrfacher Hinsicht nach.

Der 2013 gestartete Satellit der ESA umkreist den Lagrange-Punkt 2, und damit gemeinsam mit der Erde die Sonne. Lagrange-Punkte sind jene Orte im weiteren Umfeld der Erde, in denen sich Schwerkraft von Erde und Sonne aufheben und das Gravitationsfeld praktisch null ist. Der Lagrange-Punkt 2 befindet sich in einem Abstand von 1,5 Millionen Kilometer Entfernung von der Erde. Das Doppelteleskop, dessen Komponenten in einem Winkel von 106,5 Grad zueinander ausgerichtet sind, ist außerdem stets im gleichen Winkel zur Sonne orientiert, so dass es im Jahreslauf alle Sterne mehrfach abscannt.

Seit 2014 hat Gaia so Helligkeit und Position von 1,7 Milliarden Sternen bestimmt, also von rund einem Prozent des Gesamtinventars unserer Galaxis. Bei dieser galaktischen Volkszählung hat der Satellit sämtliche Sterne bis zur Größenklassen von 21 erfasst. Das ist eine Million mal schwächer als die lichtschwächsten Sterne, die der Mensch mit bloßem Auge wahrnehmen kann. Die Position der Sterne hat er 20 Mal genauer gemessen als Hipparcos; bis Missionsende voraussichtlich 2020 soll sich die Genauigkeit noch einmal verbessern. Von 1,3 Milliarden Sternen konnte Gaia zudem Entfernung, Eigenbewegung und Farbe ermitteln.

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