oben: Gaia vor der Milchstraße, künstlerische Darstellung - Copyright: ESA/ATG medialab; Hintergrundbild: ESO/S. Brunier June 2013

unten: GAIAs photometrische und spektroskopische Instrumente

http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/media-gallery/images/ig_spacecraft

GAIA: Vermessung der Galaxie (ESA)

http://de.wikipedia.org/wiki/Gaia_(Raumsonde)

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Gaia ist für eine fünfjährige Missionsdauer ausgelegt.
Der Name Gaia war ein Akronym für „Globales Astrometrisches Interferometer für die Astrophysik“. Er kennzeichnet die ursprünglich für dieses Teleskop geplante Technik der optischen Interferometrie. Der Name wurde später trotz des im Laufe der Planungen geänderten Messprinzips beibehalten, er bezeichnet außerdem die Erdmuttergöttin Gaia der griechischen Mythologie.

Gaia ist eine am 19. Dezember 2013 gestartete astronomische Weltraumsonde der ESA, die rund ein Prozent der Sterne unserer Milchstraße (die aus geschätzt mehr als 100 Milliarden Sternen besteht) astrometrisch, photometrisch und spektroskopisch mit bis dahin unerreichter Genauigkeit kartographisch erfassen soll. Gaia ist Nachfolger der Hipparcos-Mission der ESA (1989–1993).

Das wichtigste wissenschaftliche Ziel der Gaia-Mission besteht darin, mit Hilfe ihrer Sternmessungen den Ursprung und die Entwicklung unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, aufzuklären. Die von Gaia gesammelten Messdaten sollen insbesondere Informationen darüber liefern, wo, wann und wie die Sterne entstanden sind und wie sie ihre Umgebung mit Materie anreichern, wenn sie sterben. Dazu soll Gaia die Positionen, Entfernungen (Parallaxen) und Bewegungen (Eigenbewegungen, Radialgeschwindigkeiten) von ungefähr einer Milliarde Sternen bestimmen.
Neben Informationen über die Struktur und Entwicklung der Milchstraße erhoffen sich die Astronomen von diesen Daten neue Erkenntnisse über den inneren Aufbau, die Entstehung und Entwicklung von Sternen.

Die relativistische Lichtablenkung durch die Schwerkraft der Sonne soll mit einer relativen Genauigkeit von rund einem Millionstel gemessen und die Lichtablenkung durch die Schwerkraft der Planeten erstmals direkt nachgewiesen werden.

Darüber hinaus erhoffen sich die Astronomen von den Gaia-Messungen die Entdeckung einer Vielzahl bislang unbekannter Himmelsobjekte, Abschätzungen zufolge in den folgenden Größenordnungen:

1. bis zu einer Million Asteroiden und Kometen innerhalb unseres Sonnensystems
2. dreißigtausend Planeten außerhalb unseres Sonnensystems
3. fünfzigtausend sogenannte Braune Zwerge
4. mehrere hunderttausend erloschene Sternüberreste, sogenannte Weiße Zwerge
5. zwanzigtausend explodierende Sterne, sogenannte Supernovae
6. hunderttausende weit entfernte Aktive Galaxien und deren Quasare.

Nach dem Start benötigt Gaia ungefähr einen Monat, um ihren Stationierungsort um den Lagrange-Punkt L2 zu erreichen.

Gaia trägt drei wissenschaftliche Hauptinstrumente, die gemeinsam von einem Spiegelteleskop mit zwei weit voneinander getrennten Gesichtsfeldern am Himmel versorgt werden. Das Teleskop hat keinen kreisförmigen, sondern einen rechteckigen Primärspiegel der Größe 145 cm × 50 cm. Alle Instrumente schauen auf die gleichen um 106,5° getrennten Himmelsabschnitte. Die beiden Gesichtsfelder sind etwa 1,4° × 0,7° groß, überdecken am Himmel also etwa die vierfache Fläche der Sonnen- bzw. Vollmondscheibe. Erfasst werden sie von einem Feld von insgesamt 106 CCD-Detektoren mit einer Auflösung von je 4500 × 1966 Pixel.

Astrometrie
Ein Feld von 62 dieser CCD-Detektoren in einem 7×9-Raster wird die Himmelsobjekte registrieren. Das Detektorfeld wird während der Gaia-Mission die Sternpositionen und die Sternbewegungen am Himmel mit hoher Präzision erfassen.

Photometrie
14 CCD-Detektoren in zwei Reihen werden Helligkeit und Farben in einem breiten Wellenlängenbereich messen.

Spektroskopie
Das Radialgeschwindigkeitsspektrometer benutzt dasselbe kombinierte Gesichtsfeld wie das astrometrische und das photometrische Instrument. Es arbeitet mit zwölf CCD-Detektoren, die Linienspektren der Sterne aufnehmen, aus denen sich die Bewegung der Sterne entlang der Sichtlinie ableiten lassen. Zusammen mit dem Photometer wird eine genaue Klassifikation vieler der beobachteten Objekte möglich sein.