Astronomen helfen zu sehen, was nicht zu sehen ist
Die Gaia-Mission(öffnet in neuem Fenster) der Europäischen Weltraumorganisation(öffnet in neuem Fenster) hat grundlegende astronomische Daten zu Milliarden von Sternen in der Milchstraße gesammelt. Seit dem Start im Jahr 2013 bis zur Einstellung im März 2025 machte Gaia mehr als drei Billionen Beobachtungen von zwei Milliarden Sternen und anderen Objekten in unserer Galaxie – und darüber hinaus. Diese Beobachtungen haben unser Verständnis der Entstehung und des Aufbaus der Milchstraße erheblich erweitert. Selbst ein derart leistungsstarkes Teleskop wie Gaia kann jedoch nicht alles sehen. „Eine korrekte Analyse der Gaia-Daten setzt voraus, dass wir auch die Teile unserer Galaxie verstehen, die Gaia nicht sehen konnte“, sagt Anthony Brown(öffnet in neuem Fenster), außerordentlicher Professor an der Sternwarte Leiden(öffnet in neuem Fenster), die zur Universität Leiden(öffnet in neuem Fenster) gehört.
Eine transatlantische Erfolgsgeschichte
Das EU-finanzierte Projekt GaiaUnlimited(öffnet in neuem Fenster) hilft Wissenschaftlern, das zu „sehen“, was mit Gaia nicht zu sehen war. Während Gaia eine europäische Mission war, ist GaiaUnlimited ein transatlantisches Vorhaben. Neben mehreren europäischen Partnern(öffnet in neuem Fenster) war auch die New York University(öffnet in neuem Fenster) daran beteiligt. „Unsere Partner aus den USA initiierten die ersten Diskussionen über dieses Projekt und trugen wesentliche Ideen zu den Grundprinzipien bei, die der Umsetzung der Auswahlfunktion zugrunde liegen“, so Brown. Im Gegenzug hatten die US-Partner Zugang zu enormen Mengen von Gaia-Daten. An GaiaUnlimited beteiligt ist auch die Monash University(öffnet in neuem Fenster) in Melbourne, Australien. Somit handelt es sich nicht nur um ein transatlantisches, sondern um ein internationales Projekt. Die Bündelung von Ressourcen und Fachwissen wird es den Astronomen ermöglichen, ihre Fähigkeiten zu stärken – unabhängig davon, auf welchem Kontinent sie ansässig sind.
Das Universum beobachten
Wenn Astronomen Sterne observieren, um ihre physikalischen Eigenschaften zu untersuchen, sind ihre Beobachtungen in der Regel auf die hellsten Sterne begrenzt, die mit einem Teleskop gesehen werden können. Daher beobachten sie nur die Sterne, die sich innerhalb der maximal möglichen Entfernung befinden. Jenseits davon sind die Sterne einfach zu schwach sichtbar. „Wir neigen bei Himmelsbeobachtungen dazu, die hellsten und nächstgelegenen Sterne auszuwählen, die am einfachsten zu sehen sind“, erklärt Brown. „Abhängig davon, wie stark das Teleskop ist oder wie empfindlich das Gerät hinter dem Teleskop ist, welches das Licht der Sterne misst, beobachten wir eine andere Auswahl von Sternen aus der Gesamtheit der Sterne, die in der Milchstraße existieren.“ Dieser Prozess wird als „Auswahlfunktion“(öffnet in neuem Fenster) einer Durchmusterung bezeichnet und gibt den Forschenden die Wahrscheinlichkeit an, dass ein Stern mit bestimmten beobachteten Merkmalen von einem Teleskop und Messgerät entdeckt werden kann. „Die Auswahlfunktion wiederum ermöglicht es uns, den Anteil der Sterne eines bestimmten Typs abzuleiten, den unsere Durchmusterung ermitteln kann – die so genannte ‚Vollständigkeit‘“, fügt Brown hinzu. Das Projekt GaiaUnlimited hatte sich zum Ziel gesetzt, die Auswahlfunktion für die Gaia-Durchmusterung zu entwickeln und umzusetzen.
Uneingeschränkte Sicht auf die Milchstraße
Gemeinsam entwickelten diese Partner eine Reihe von quelloffenen Werkzeugen(öffnet in neuem Fenster), die nun verwendet werden können, um die Gaia-Auswahlfunktion in wissenschaftliche Analysen von Gaia-Daten zu integrieren. „Da Gaia nur Sterne bis zu einer bestimmten erkennbaren Helligkeitsgrenze sehen kann, würde dies zu falschen Schlussfolgerungen über die Größe und Struktur der Milchstraße führen“, folgert Brown. „Indem wir dieser Einschränkung Rechnung tragen, gibt uns unsere Auswahlfunktion einen unbegrenzten Blick auf die Milchstraße und stellt sicher, dass wir die Gaia-Daten bestmöglich verwerten.“ GaiaUnlimited ist zwar abgeschlossen, doch die Arbeit wird über das Gaia Data Processing and Analysis Consortium(öffnet in neuem Fenster) fortgesetzt, das derzeit an der Entwicklung und Implementierung der Auswahlfunktion-Werkzeuge für das kommende Gaia Data Release 4 arbeitet.
