Gaia sieht seltsame Sterne in der bisher detailliertesten Vermessung der Milchstraße

Gaia ist die Mission der ESA, die genaueste und vollständigste mehrdimensionale Karte der Milchstraße zu erstellen. Dies ermöglicht Astronomen, die Struktur unserer Heimatgalaxie und die vergangene Entwicklung über Milliarden von Jahren zu rekonstruieren und den Lebenszyklus von Sternen und unseren Platz im Universum besser zu verstehen.

Gaias Data Release 3 enthält neue und verbesserte Details für fast zwei Milliarden Sterne in unserer Galaxie. Der Katalog enthält neue Informationen, darunter chemische Zusammensetzungen, Sterntemperaturen, Farben, Massen, Alter und die Geschwindigkeit, mit der sich Sterne auf uns zu oder von uns weg bewegen (Radialgeschwindigkeit). Viele dieser Informationen wurden durch die neu veröffentlichten Spektroskopiedaten enthüllt, eine Technik, bei der das Sternenlicht in seine einzelnen Farben (wie ein Regenbogen) aufgeteilt wird. Die Daten enthalten auch spezielle Untergruppen von Sternen, wie solche, die ihre Helligkeit im Laufe der Zeit ändern.

Ebenfalls neu in diesem Datensatz ist der bisher größte Katalog von Doppelsternen, Tausenden von Objekten des Sonnensystems wie Asteroiden und Planetenmonden sowie Millionen von Galaxien und Quasaren außerhalb der Milchstraße.

Sternbeben

Eine der überraschendsten Entdeckungen aus den neuen Daten ist, dass Gaia in der Lage ist, Sternbeben – winzige Bewegungen auf der Oberfläche eines Sterns – zu erkennen, die die Form von Sternen verändern, etwas, wofür das Observatorium ursprünglich nicht gebaut wurde.

Zuvor hatte Gaia bereits radiale Oszillationen gefunden, die Sterne periodisch anschwellen und schrumpfen lassen, während sie ihre Kugelform beibehalten. Aber Gaia hat jetzt auch andere Erschütterungen entdeckt, die eher großflächigen Tsunamis ähneln. Diese nichtradialen Schwingungen verändern die globale Form eines Sterns und sind daher schwerer zu erkennen.

Gaia fand starke nichtradiale Sternbeben in Tausenden von Sternen. Gaia zeigte auch solche Schwingungen in Sternen, die selten zuvor gesehen wurden. Diese Sterne sollten nach der aktuellen Theorie keine Beben haben, während Gaia sie an ihrer Oberfläche entdeckte.

„Sternbeben lehren uns viel über Sterne, insbesondere über ihre interne Funktionsweise. Gaia eröffnet eine Goldmine für die ‚Asteroseismologie‘ massereicher Sterne“, sagt Conny Aerts von der KU Leuven in Belgien, die Mitglied der Gaia-Kollaboration ist.

Die DNA der Sterne

Woraus Sterne bestehen, kann uns über ihren Geburtsort und ihre Reise danach und damit über die Geschichte der Milchstraße erzählen. Mit der heutigen Datenveröffentlichung enthüllt Gaia die größte chemische Karte der Galaxie, die mit 3D-Bewegungen gekoppelt ist, von unserer Sonnennachbarschaft bis zu kleineren Galaxien, die uns umgeben.

Manche Sterne enthalten mehr „Schwermetalle“ als andere. Beim Urknall entstanden nur leichte Elemente (Wasserstoff und Helium). Alle anderen schwereren Elemente – von Astronomen Metalle genannt – sind im Inneren von Sternen eingebaut. Wenn Sterne sterben, setzen sie diese Metalle in das Gas und den Staub zwischen den Sternen frei, das sogenannte interstellare Medium, aus dem sich neue Sterne bilden. Aktive Sternentstehung und -tod werden zu einer Umgebung führen, die reicher an Metallen ist. Daher ist die chemische Zusammensetzung eines Sterns ein bisschen wie seine DNA und gibt uns wichtige Informationen über seinen Ursprung.

Mit Gaia sehen wir, dass einige Sterne in unserer Galaxie aus Urmaterial bestehen, während andere, wie unsere Sonne, aus Materie bestehen, die von früheren Sternengenerationen angereichert wurde. Sterne, die näher am Zentrum und an der Ebene unserer Galaxie liegen, sind reicher an Metallen als Sterne in größerer Entfernung. Gaia identifizierte anhand ihrer chemischen Zusammensetzung auch Sterne, die ursprünglich aus anderen Galaxien als unserer eigenen stammten.

„Unsere Galaxie ist ein wunderschöner Schmelztiegel aus Sternen“, sagt Alejandra Recio-Blanco vom Observatoire de la Côte d’Azur in Frankreich, die Mitglied der Gaia-Kollaboration ist.

„Diese Vielfalt ist extrem wichtig, weil sie uns die Geschichte der Entstehung unserer Galaxie erzählt. Sie enthüllt die Migrationsprozesse innerhalb unserer Galaxie und die Akkretion von externen Galaxien. Sie zeigt auch deutlich, dass unsere Sonne und wir alle Teil einer sich ständig verändernden Welt sind.“ System, das dank der Ansammlung von Sternen und Gasen unterschiedlicher Herkunft entstanden ist.“

Doppelsterne, Asteroiden, Quasare und mehr

Andere Papiere die heute veröffentlicht werden, spiegeln die Breite und Tiefe des Entdeckungspotenzials von Gaia wider. Ein neuer Doppelsternkatalog zeigt die Masse und Entwicklung von mehr als 800.000 Doppelsternsystemen, während eine neue Asteroidenuntersuchung mit 156.000 Gesteinskörpern tiefer in den Ursprung unseres Sonnensystems vordringt. Gaia enthüllt auch Informationen über 10 Millionen variable Sterne, mysteriöse Makromoleküle zwischen Sternen sowie Quasare und Galaxien jenseits unserer eigenen kosmischen Nachbarschaft.

„Im Gegensatz zu anderen Missionen, die auf bestimmte Objekte abzielen, ist Gaia eine Vermessungsmission. Das bedeutet, dass Gaia bei der mehrmaligen Vermessung des gesamten Himmels mit Milliarden von Sternen zwangsläufig Entdeckungen machen wird, die anderen engagierteren Missionen entgehen würden. Dies ist eine seiner Stärken , und wir können es kaum erwarten, dass die Astronomie-Community in unsere neuen Daten eintaucht, um noch mehr über unsere Galaxie und ihre Umgebung herauszufinden, als wir uns je hätten vorstellen können“, sagt Timo Prusti, Projektwissenschaftler für Gaia bei der ESA.

Gaia ist die Mission der ESA, die genaueste und vollständigste mehrdimensionale Karte der Milchstraße zu erstellen. Dies ermöglicht Astronomen, die Struktur unserer Heimatgalaxie und die vergangene Entwicklung über Milliarden von Jahren zu rekonstruieren und den Lebenszyklus von Sternen und unseren Platz im Universum besser zu verstehen.