Gaia Update

P_E_T_E_R

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Gaia Update: Es ist soweit, heute um 12:30 MESZ kommt die erste größere Datenfreigabe!

Gaia

The first data release will take place on September 14, 2016. So far, "more than 50 billion focal plane transits, 110 billion photometric observations and 9.4 billion spectroscopic observations have been successfully processed." The data release is expected to include: position and magnitudes for objects over at least 90% of the sky; photometry for RR Lyrae and Cepheid variables near the ecliptic poles; full astrometric solutions based on a combination of Gaia and Tycho-2 data for those objects in both catalogues.

Gaia Data Release 1 (Gaia DR1)

Gaia DR1 is based on observations collected between 25 July 2014 and 16 September 2015.

Code:
Total number of sources:    1,142,679,769

Magnitude Limit:                       21
The Gaia Archive will start serving DR1 data as of 14 September 2016, 12:30 CEST, at
archives.esac.esa.int/gaia

Credit: ESA/Gaia
 

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P_E_T_E_R

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Ein seit Längerem ungeklärtes Problem ist ja die Kontroverse über die korrekte Entfernung der Plejaden aus den Sternparallaxen von Hipparcos. Die Aufklärung dieses Rätsels wird sicherlich ein wesentliches Element für die Arbeit von Gaia darstellen.

Pleiades

Measurements of the distance have elicited much controversy. Results prior to the launch of the Hipparcos satellite generally found that the Pleiades were about 135 parsecs away from Earth. Data from Hipparcos yielded a surprising result, namely a distance of only 118 parsecs by measuring the parallax of stars in the cluster - a technique that should yield the most direct and accurate results. Later work consistently argued that the Hipparcos distance measurement for the Pleiades was erroneous ...

Resolving the Pleiades Distance Problem

Credit: Carl Melis & others / Science
 

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Clemens

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Hallo Peter,

sehr interessante Informationen, vor allem die erste Grafik!
Wieso haben Tycho und Hipparcos nicht alle hellen Sterne vermessen? Fehlen bei Gaia auch noch helle Sterne?
Tolle Mission.

Danke!

Clemens
 
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Thomas_Schmidt

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Zitat von Clemens:
Ja, im aktuellen Release DR1 sind die hellsten Sterne nicht enthalten. Sie sind zu hell und sättigen die Sensoren, die ja dafür ausgelegt sind, auch lichtschwache Sterne bis 20 mag und schwächer detektieren zu können.

Ein Beispiel für ein solches gesättigtes Stern-Bildchen findet sich hier
Prusti, T., de Bruijne, J.H.J., et al.: The Gaia mission
in Abbildung 10.

Die üblichen Methoden zur Feststellung des genauen Mittelpunkts eines Stern-Bildchens funktionieren in diesen Fällen nicht. Daher werden die Bilder der 230 hellsten Sterne zur Zeit nur archiviert, aber noch nicht ausgewertet. Spätestens das endgültige Gaia-Release soll aber diese Sterne auch enthalten.

Übrigens können die Detektoren von Gaia normalerweise selbstständig feststellen, ob da gerade ein Objekt ins Bildfeld kommt, das zu vermessen ist. HIPPARCOS hatte damals noch einen festgelegten Katalog abgearbeitet, aber für Gaia gibt es eben noch keinen hinreichend umfangreichen Katalog, so dass Gaia die Präsenz von Vermessungsobjekten selbsttätig detektieren muss. Dieser Detektionmechanismus funktioniert aber bei besonders hellen Quellen (aus Sättigungsgründen) nicht besonders gut, so dass man für die erwähnten hellsten Sterne einfach die entsprechenden vorherberechneten Teile des Bildfelds übertragen lässt.

Tschau,
Thomas
 

MiMeDo

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Ein seit Längerem ungeklärtes Problem ist ja die Kontroverse über die korrekte Entfernung der Plejaden aus den Sternparallaxen von Hipparcos. Die Aufklärung dieses Rätsels wird sicherlich ein wesentliches Element für die Arbeit von Gaia darstellen.
Und?
Wie weit sind sie jetzt weg?
Auf der Gaia-Seite habe ich mal versucht das rauszubekommen,
aber unter "Parallax" kamen keine Werte.

Weiss jemand was genaueres?

Gruss
Thorsten
 

Thomas_Schmidt

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Zitat von MiMeDo:
A.G.A. Brown et al.: Gaia Data Release 1. Summary of the astrometric, photometric, and survey properties
(ArXiv.org):

5.5. Comment on the Pleiades cluster mean parallax
...
Therefore the best estimate we can make at this time for the mean Pleiades parallax is 7.45±0.3 mas, corresponding to a distance of about 134±6 pc.


Freilich ist die Unsicherheit in diesem ersten Release noch relativ groß, insbesondere ist mit einer merklichen systematischen Unsicherheit zu rechnen:

We want to emphasise that, taking this systematic uncertainty into account, Gaia DR1 cannot be considered as giving a final and definite answer on the so-called Pleiades distance discrepancy. In particular an explanation for the discrepancy between Gaia DR1 and Hipparcos cannot be provided at this stage.

Abb. 8 zeigt einen Vergleich der mit verschiedenen Methoden ermittelten Plejaden-Entfernungen. Gaia DR1 fügt sich nahtlos in die Nicht-Hipparcos-Messungen ein.

Tschau,
Thomas
 

hhh

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Merkwürdig, was da bei Hipparcos schief gelaufen ist. So wie ich das verstanden habe, sind bei Hipparcos nur die Plejaden betroffen. Vielleicht findet ja noch jemand des Rätsels Lösung.
 

ThN

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Zitat von MiMeDo:
Und?
Wie weit sind sie jetzt weg?
Auf der Gaia-Seite habe ich mal versucht das rauszubekommen,
aber unter "Parallax" kamen keine Werte.

Weiss jemand was genaueres?
Einige helle Plejaden-Sternen wie 22 Tauri (6m.4) findet man auch im Gaia-Archiv. Ergebnis: Parallaxe = 7,5368 mas entsprechend einer Entfernung von 1000/7,5368 = ca. 133 Parsecs = ca. 433Lj.

Laut Hipparcos-Katalog hat der Stern die Bezeichnung Hip 17588, eine Parallaxe von 8,6 mas = 116 Parsec = ca. 379 Lj.

Da sieht man also schon ziemliche Unterschiede. Der Parallaxe-Error der Gaia-Messung ist aber noch ziemlich groß. Wahrscheinlich wird der noch geringer, wenn mehr Messungen berücksichtigt werden im Laufe der nächsten Release.

Thomas
 

P_E_T_E_R

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Zitat von ThN:
Einige helle Plejaden-Sternen wie 22 Tauri (6m.4) findet man auch im Gaia-Archiv. Ergebnis: Parallaxe = 7,5368 mas entsprechend einer Entfernung von 1000/7,5368 = ca. 133 Parsecs = ca. 433Lj. Laut Hipparcos-Katalog hat der Stern die Bezeichnung Hip 17588, eine Parallaxe von 8,6 mas = 116 Parsec = ca. 379 Lj.
Das ist sicherlich schon mal verdächtig. Die Betrachtung eines einzelnen Sterns genügt aber nicht zur Fixierung des Mittelwertes, zumal die Streuung der Parallaxen im Cluster etwa so groß ist wie die Diskrepanz, die es aufzuklären gilt. Siehe dazu die Diskussion in Abschnitt 4.1 in dem bereits verlinkten Artikel von Chelli & Duvert:

4.1. On the Pleiades distance controversy

It should be recalled that the Pleiades cluster probably contains more than one thousand stars.When projected onto the sky, it extends over a distance of the order of 10 to 20 pc, and it would be reasonable to assume that the Pleiades has a similar size along its line of sight when viewed from Earth. Under these conditions, the distances measured on a few, or even a few tens of objects, with an accuracy much better than the cluster’s expected size, are representative of these objects distances only. In view of the size of this cluster, it could well be possible to find star concentrations at distances of the order of 15 pc from one another. The controversy does not have as much to do with the so-called distance of the Pleiades cluster, as with the mean distance of the 54-odd stars used in the Hipparcos estimate.

It is difficult to compare various distance measurements, as they are based on generally small and generally disjoint samples of stars. The Hipparcos sample was not used by other independent distance estimations, it was only reused in new attempts to refine the Hipparcos reduction, first by Makarov (2002) which led to a distance of 129.0 ± 3.3 pc, and then by van Leeuwen (2009), who determined a value of only 120.2 ± 1.7 pc. We note that in view of their uncertainties, these two distance estimations are only marginally (2.4 σ) different.


Bis zu einer endgültigen Klärung mit wesentlich kleineren Messfehlern, insbesondere auch den systematischen, müssen wir wohl noch ein paar Jahre warten ...
 

ThN

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Das erste Release enthält noch nicht viele Parallaxen. Ich habe mir über VizieR im Katalog I/337/gaia alle Einträge mit Parallaxe im Plejaden-Areal (eine Scheibe mit etwa 2° Durchmesser) heruntergeladen. Es sind nur ca. 111 Datensätze. Von denen haben etwa 62 etwa die gleiche Eigenbewegung in RA und DE (der hellste von denen ist Asterope (21 Tau)).

Für diese 62 Sterne streuen die Parallaxen etwa im Bereich zwischen 6,7 und 8,2 mas entsprechend etwa 150 und 122 Parsecs. Die Intervallmitte liegt bei 136 Parsecs - was witzigerweise die Entfernung der Plejaden (nicht näher definiert) laut en.wikipedia (Stichwort "Pleiades") ist.

Darüber hinaus gibt es noch ein paar Ausreißer, z.B. HD 24076 (Mag 6.9) mit 3,4 mas = 294 Parsecs und TYC 1800-1893-1 (Mag 8.5) mit 12,9 mas = 78 Parsecs.

Ich bin schon gespannt auf die nächsten Release.

Thomas

 

ThN

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OK, so prickelnd interessant war die Frage wohl nicht... ;)
Hier das Ergebnis meiner Abfrage in VizieR (Link s.o.) in einem Radius von 5 Bogenminuten um "M40" herum:

Link zur Grafik: https://dl.dropboxusercontent.com/u/15892273/M40_gaia.jpg

Ich gebe im Feld Plx != ein (dann werden nur Ergebnisse mit Parallaxe angezeigt).

(Man sieht auch, das die Eigenbewegungen in total unterschiedliche Richtungen geht)

Für Amateurastronomen könnte das eine interessante Beschäftigung sein: Datamining im Gaia-Katalog. In den späteren Releases soll die Genauigkeit der Parallaxen übrigens auf +- 0,02 bis +-0,03 mas gesteigert werden. Noch liegt der Fehler etwa beim 10-fachen.

Thomas
 
Eine interessante visualisierung der Messwerte in der ich vor allem die großen Unterschiede in der Geschwindigkeit bemerkenswert finde. Aber 5 Millionen Jahre im Zeitraffer und keine einzige Supernova ist zu sehen?? :/

Gruss, Bernd
 

P_E_T_E_R

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Heute am 25. April folgte die angekündigte zweite größere Datenfreigabe: Gaia DR2

Code:
 	                                  # sources in Gaia DR2	      

Total number of sources	                       1,692,919,135	  
Number of 5-parameter sources                  1,331,909,727	         
Number of 2-parameter sources	                 361,009,408	  
Sources with mean G magnitude	               1,692,919,135	  
Sources with mean GBP-band photometry	       1,381,964,755	              
Sources with mean GRP-band photometry	       1,383,551,713	              
Sources with radial velocities	                   7,224,631	              
Variable sources	                             550,737	                  
Known asteroids with epoch data	                      14,099	              
Gaia-CF sources	                                     556,869        	  
Effective temperatures (Teff)	                 161,497,595	                      
Extinction (AG) and reddening (E(G_BP-G_RP))      87,733,672	      
Sources with radius and luminosity	          76,956,778
Der Gaia DR2 Release basiert auf Daten, die vom 25. Juli 2014 bis zum 23. Mai 2016 gesammelt wurden. Der frühere DR1 Release umfasste Daten aus den davor liegenden ersten 14 Monaten.

Gaia Collaboration, A.G.A. Brown et al., Astronomy & Astrophysics 201833051 (2018) Gaia Data Release 2 - Summary of the contents and survey properties

phys.org Gaia creates richest star map of our Galaxy - and beyond

ESA's Gaia mission has produced the richest star catalogue to date, including high-precision measurements of nearly 1.7 billion stars and revealing previously unseen details of our home Galaxy.

A multitude of discoveries are on the horizon after this much awaited release, which is based on 22 months of charting the sky. The new data includes positions, distance indicators and motions of more than one billion stars, along with high-precision measurements of asteroids within our Solar System and stars beyond our own Milky Way Galaxy.

Waiting for Gaia (Youtube)
 

ThN

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Ein paar vorläufige Ergebnisse wuden heute Nachmittag bei der "Einweihung" auf der ILA in Berlin schon vorgestellt. Ich habe mir notiert:

- Höher aufgelöstes Hertzsprung-Russell-Diagramm mit neuen Linien (z.B. bei den weißen Zwergen)

- Eine Region in der Milchstraße mit Sternenbewegung in alle Richtungen:

Link zur Grafik: https://dl.dropbox.com/s/koqwsz2n5bobk65/gaia.jpg
Quelle: Screenshot

Man wird jetzt sicherlich bald eine Menge an Detailentdeckungen machen / veröffentlichen. Vielleicht kann man auch die Rotationskurve der Milchstraße (Stichwort dunkle Materie) genauer vermessen? :gutefrage:

Thomas
 

Lots

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Hi,

kling nach sehr viel Daten. Aber man sieht hier auch wie groß unsere Milchstraße ist. 1,3 Milliarden Sterne sind gerade mal 1%! und alle in unseren nächsten Nähe < 30.000 Lichtjahre.

Die Hubble-Konstante wurde genauer bestimmt auf 73.52 ±1.62 km/s/Mpc (wenn ich richtig recherschiert habe).

und es wird noch vieles mehr kommen. Wann kommt den der DR3 raus?

VG
Lothar

 

ThN

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> Die Hubble-Konstante wurde genauer bestimmt auf
> 73.52 ±1.62 km/s/Mpc (wenn ich richtig recherschiert habe).

Da wurden (beteiligt auch der Nopelpreisträger Adam Riess <verwandt mit unserm Adam Ries(e)??>) glaube ich, ältere GAIA Messungen von Cepheiden in der Milchstraße berücksichtigt, d.h. aus dem DR 1.

Mit dem neuen Release sollte es noch besser werden. Bin schon gespannt - oder gibt es da etwas brandaktuelles? :gutefrage: Andererseits weiß man ja, dass die Hubble-Konstante gar nicht konstant ist (Thema: Dunkle Energie). Es bleiben also noch Fragen über Fragen... ;)

@ DR3 Da weiß ich auch nur, was in der Wikipedia steht: Mitte bis Ende 2020.

Thomas

Edit: Hmm... bin mir nicht sicher, aber ich denke Riess et al. haben noch keine GAIA Daten verwendet, aber sie schreiben, dass sie es vorhaben.

 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:

Lots

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Hi Thomas,

-> andererseits weiß man ja, dass die Hubble-Konstante gar nicht konstant ist.

Natürlich ist sie nicht konstant! Deshalb H0. Sie ist nur für ein bestimmtes Zeitintervall (einige Milliarden Jahre von heute zurück) konstant. Sprich zu Beginn des Universums (falls es eines gab) war die Hubble-Konstante viel größer. Da das Universum viel schneller expantierte. Aktuell (heute) beträgt sie halt etwa 73,... km/s/Mpc

Gruß
Lothar
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Zitat von Lots:
Die Hubble-Konstante wurde genauer bestimmt auf 73.52 ± 1.62 km/s/Mpc ...
Siehe: Adam G. Riess et al.

NEW PARALLAXES OF GALACTIC CEPHEIDS FROM SPATIALLY SCANNING THE HUBBLE SPACE TELESCOPE: IMPLICATIONS FOR THE HUBBLE CONSTANT

Soweit ich das verstehe, wurden für diese Bestimmung der Hubble-Konstante nur Messdaten vom Hubble-Teleskop und zu einem geringeren Teil vom Keck-Observatorium und vom Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), aber keine Daten von Gaia verwendet:

This research is based primmarily on observations with the NASA/ESA Hubble Space Telescope, obtained at STScI, which is operated by AURA, Inc., under NASA contract NAS 5-26555. Some of the data presented herein were obtained at the W. M. Keck Observatory, which is operated as a scientific partnership among the California Institute of Technology, the University of California, and NASA; the Observatory was made possible by the generous financial support of the W. M. Keck Foundation. This publication makes use of data products from the Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), which is a joint project of the University of California (Los Angeles) and the Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, funded by NASA. It has also made use of the SIMBAD database, operated at CDS, Strasbourg, France.

Man erwartet allerdings, dass mit Gaia-Parallaxen in Zukunft eine Fixierung der Hubble-Konstante auf 1% möglich sein wird:

The future combination of Gaia parallaxes and HST spatial scanning photometry of 50 Milky Way Cepheids can support a < 1% calibration of H_0.

 

P_E_T_E_R

Mitglied
Zitat von ThN:
Es gibt sie doch, die neue Untersuchung von Riess et al. über die Hubble-Konstante auf Basis des DR2 mit dem Ergebnis H0 = 73.52 ± 1.62 wie schon von Lothar recherchiert.
Aha, zwei sehr ähnliche Papiere innerhalb von weniger als drei Monaten, zunächst ohne und dann inklusive vorläufiger Gaia-DR2 Ergebnisse:

arxiv.org/pdf/1801.01120.pdf H0 = 73.48 ± 1.66 km/s/Mpc

arxiv.org/pdf/1804.10655.pdf H0 = 73.52 ± 1.62 km/s/Mpc

Viel hat das bislang allerdings nicht gebracht: der Fehler hat sich von 2,26% auf 2,20% verringert. Das liegt auch daran, dass man für die Kalibrierung der neuen Gaia-Parallaxen jetzt auf die Schnelle erst mal einen erhöhten Fehler angesetzt hat:

The precision of the distance scale from DR2 has been reduced by a factor of 2.5 because of the need to independently determine the parallax offset.

With the final expected precision from Gaia, the sample of 50 Cepheids with HST photometry will limit to 0.5% the contribution of the first rung of the distance ladder to the uncertainty in the H0.


Wenn das so weitergeht, produzieren die jetzt alle paar Monate ein neues Papier, wobei sich der Fehler jeweils um weniger als 0,1% reduziert ...



 

ThN

Mitglied
Niemand kann es sich mehr leisten, nicht zu publizieren: Das Motto "Publish or perish", dass es schon zu "meiner" Zeit gab gilt heutzutage anscheinend umso mehr.

Aber selbst mit einem Fehler von 0,5%, das wäre nur ein Teil in der Fehlerbandbreite bei der Bestimmung von H0, denn es gibt ja auch Unsicherheiten bei der Ermittlung der Rotverschiebungen und beim Herausrechnen der Eigenbewegungen der Galaxien usw.

Im Spiegel, Neuer Reiseführer durch die Galaxie schreiben sie:

Die wohl bedeutsamste Erkenntnis aber leitete Adam Reiss (sic!) aus den "Gaia"-Daten ab.

Also, ich weiß nicht... Man sollte da nicht so atemlos sein. Der Preprint Artikel ist man gerade 2 Wochen alt.

Thomas
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Polaris oder der Polarstern gehört ja ohne Zweifel zu den meiststudierten Sternen. So ist es verwunderlich, dass seine Entfernung bislang nur ziemlich grob bekannt war, nämlich zu 323-433 Lj auf der Basis von Hipparcos Parallaxen von 7,54 ± 0,11 mas (milli-arcseconds).

Im unlängst bekanntgegebenen DR2-Release taucht Polaris aufgrund seiner Magnitude von 2 nicht auf, weil so helle Sterne zu Sättigung der empfindlichen Sensoren führen. Man hat dafür zwar inzwischen Tricks entwickelt, aber das wird wohl erst in einem späteren Release wirksam.

Nun hat Polaris aber noch zwei wesentlich schwächere Begleiter im Abstand von 19 bzw. 2400 AU. Die weiter entfernte B-Komponente mit einer Magnitude von 8,7 kann ja auch mit Amateurinstrumenten ohne Probleme gesehen werden, und dafür weist DR2 eine wesentlich bessere Parallaxe von 7,292 ± 0,028 mas aus, entsprechend einer Entfernung von 137,1 ± 0,5 pc oder 446,9 ± 1,6 Lj. Mit dieser genauen Entfernungsbestimmung lassen sich nun auch die daraus abgeleiteten astrophysikalischen Parameter fixieren:

Toward Ending the Polaris Parallax Debate: A Precise Distance to Our Nearest Cepheid from Gaia

Da die Hauptkomponente von Polaris ein klassischer Cepheide ist, welche bei der Fixierung der kosmischen Entfernungsskala eine ganz wesentliche Bedeutung haben, ist eine genaue Parallaxe für diesen allernächsten Cepheiden sehr wertvoll.

Researchers report long hidden properties of Polaris




 
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