Benannt nach der Erdgöttin aus der griechischen Mythologie, erforscht Gaia unsere kosmische Nachbarschaft, unsere „Heimatgalaxie“. Die Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA soll von möglichst vielen Sternen unserer Galaxis einen möglichst umfangreichen Satz von Kenngrößen sammeln. Die Wissenschaftler streben die Vermessung von etwa einem Prozent unserer Milchstraße, also von rund einer Milliarde Sternen, an.

Der Satellit wird Positionen, Entfernungen, Eigenbewegungen, Helligkeit, Farben und Temperaturen messen. Zu mehr als 100 Millionen Sternen wird Gaia zudem Radialgeschwindigkeiten, also die Sternbewegung auf den Beobachter zu oder von ihm weg, und Sternspektren – die Aufspaltung der beobachteten Strahlung – ermitteln.

Gaia teilt sich in ein Nutzlast- und ein Servicemodul auf. Das Nutzlastmodul besteht aus zwei Teleskopen und drei Instrumenten. Das Servicemodul enthält das Antriebssystem und die Kommunikationssysteme.

Gaia wird die Vorläufermission Hipparcos (HIgh Precision PARallax COllecting Satellite) voraussichtlich bei weitem übertreffen. Hipparcos vermaß in den Jahren 1989 bis 1993 rund einhunderttausend Sterne mit hoher Präzision und etwa 2,5 Millionen Sterne mit geringerer Genauigkeit. Durch die ambitionierten Genauigkeitsanforderungen wird die Astrometrie als älteste Teildisziplin der Astronomie endgültig auch zu einem Instrument der Gewinnung physikalischer Informationen über die Himmelskörper.

Für die helleren etwa 50 Millionen Sterne wird eine Positionsgenauigkeit von etwa sieben Milliardstel Grad erreicht. Diese Messgenauigkeit ist etwa 50-fach höher als die genauesten HIPPARCOS-Messungen an hellen Sternen. Sie entspricht dem Durchmesser einer 1-Euro-Münze in der Entfernung des Mondes.

Zur Auswertung der Daten werden derzeit multidimensionale stellarstatistische Methoden entwickelt, um Informationen über die Struktur und Entwicklung unserer Galaxis zusammenzustellen und für Modellrechnungen aufzubereiten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Erstellung dreidimensionaler Modelle der Milchstraße und ihrer näheren Umgebung. Hierbei interessieren sich die Astronomen insbesondere für die räumliche sowie die Geschwindigkeitsverteilung der Sterne in den Spiralarmen unserer Galaxis und im galaktischen Halo, einer sphärischen Ansammlung von Kugelsternhaufen, alten Sternen und dünnem Gas. Es wird erwartet, dass die umfangreiche Datenmenge von Gaia Antworten zu zahlreichen Fragen liefert, zum Beispiel:

Ist die Milchstraße das Produkt eines Kannibalismusprozesses, besteht sie also aus vielen eingefangenen Zwerggalaxien? Wenn ja, welche Eigenschaften hatten die zerrissenen Galaxien und wann wurden sie von der Milchstraße verschlungen? Welche Materieströme gibt es in der Milchstraße als Relikte der Verschmelzungsprozesse? Wie entstehen die Spiralarme im Detail?

Wie verlief die Geschichte der Sternentstehung in der Milchstraße?

Darüber hinaus erwarten die Wissenschaftler, dass die etwa zehnmal die gesamte Himmelskugel abtastende Durchmusterung von Gaia mit rund 800 Einzelmessungen für jedes Objekt während der geplanten fünfjährigen Missionsdauer zu einer Vielzahl weiterer Entdeckungen führen werden. (Quelle: DLR)