El primer año de observaciones científicas de Gaia

El pasado día 21 de agosto la misión de la ESA para censar mil millones de estrellas, Gaia, completó su primer año de observaciones científicas en modo principal.

Gaia fue puesto en órbita el 19 de diciembre de 2013 y, tras seis meses de puesta en servicio, comenzó sus operaciones científicas rutinarias el 25 de julio de 2014. Gaia se encuentra en órbita alrededor del segundo punto de Lagrange del sistema Sol-Tierra, L2, a 1.5 millones de kilómetros de nuestro planeta. Este satélite gira sobre su propio eje para realizar un barrido circular del firmamento y así observar las estrellas y muchos otros objetos astronómicos. Al medir de forma repetitiva la posición de las estrellas con un nivel de precisión extremo, Gaia es capaz de calcular sus distancias y desplazamientos a través de la Vía Láctea.

Los primeros 28 días de su misión Gaia operó en un modo especial de escaneado que recorría círculos máximos en el firmamento, incluyendo siempre los polos de la eclíptica. Esto permitía observar las estrellas de esas regiones un gran número de veces, generando el conjunto de datos necesario para llevar a cabo la calibración inicial de Gaia.

Al terminar esta fase, el 21 de agosto de 2014, Gaia comenzó sus operaciones rutinarias siguiendo una ley de escaneado diseñada para obtener la mejor cobertura posible de todo el firmamento.

Desde el comienzo de esta fase rutinaria, el satélite ha registrado 272.000 millones de medidas astrométricas o de posición, 54.400 millones de medidas fotométricas o de brillo, y 5.400 millones de espectros.

El equipo de Gaia ha estado muy ocupado procesando y analizando todos estos datos para preparar los principales productos científicos de la misión, que consistirán en enormes catálogos públicos con la posición, distancia, desplazamiento y otras propiedades de más de mil millones de estrellas. Debido al gran volumen de los datos y a su compleja naturaleza, esta tarea está siendo realizada por un equipo de científicos, expertos y desarrolladores de software repartidos por toda Europa, bajo el Consorcio para el Procesado y el Análisis de los Datos de Gaia (DPAC).

“Los últimos doce meses han sido muy intensos, pero ya dominamos los datos de Gaia y estamos impacientes por seguir recibiéndolos a lo largo de los próximos cuatro años de operaciones nominales”, explica Timo Prusti, científico del proyecto Gaia para la ESA.

“La primera publicación de datos de Gaia llegará dentro de un año, en el verano de 2016. Con los datos del primer año de observaciones en nuestras manos, ya nos encontramos a mitad de camino para alcanzar este hito, y queremos presentar unos pocos resultados preliminares para demostrar lo bien que está funcionando el satélite y cómo avanza el procesado de sus datos”.

Paralaje estelar

Como ejemplo de la validación que está realizando, el equipo de Gaia ha medido el paralaje de un conjunto inicial de dos millones de estrellas.

El paralaje es el movimiento aparente de un cuerpo celeste con relación a las estrellas de fondo a lo largo de un año, provocado por el desplazamiento de la Tierra alrededor del Sol, que también puede observar Gaia al acompañar a la Tierra en su órbita. Pero el paralaje no es el único movimiento detectado por Gaia: las estrellas se mueven por el espacio, en lo que se conoce como movimiento propio.

Gaia ya ha tomado una media de 14 medidas de cada estrella, pero esto todavía no es suficiente para aislar el paralaje del movimiento propio.

El equipo de científicos ha combinado los datos de Gaia con las posiciones publicadas en el catálogo Tycho-2, elaborado a partir de los datos recogidos entre los años 1989 y 1993 por el satélite Hipparcos, el predecesor de Gaia.

Esto limita la población a tan sólo dos millones de los más de mil millones de estrellas que Gaia está estudiando, pero permite realizar una evaluación preliminar de la calidad de sus observaciones.

Cuanto más cerca del Sol esté una estrella, mayor será su paralaje. Esta relación hace posible calcular la distancia a los astros a partir de esta medida. Por otra parte, al conocer la distancia se puede convertir el brillo aparente de una estrella en su brillo real, o ‘luminosidad absoluta’.

El primer diagrama de Hertzsprung-Russell obtenido por Gaia

Los astrónomos representan la luminosidad absoluta de las estrellas en función de su temperatura – que se estima a partir de su color – para elaborar un ‘diagrama de Hertzsprung-Russell’, bautizado así en honor a los dos científicos de principios del siglo pasado que reconocieron la utilidad de esta gráfica para comprender la evolución de las estrellas.

“Nuestro primer diagrama de Hertzsprung-Russell, elaborado a partir de las luminosidades absolutas registradas por Gaia y por el catálogo Tycho-2, y de los datos de color obtenidos a través de las observaciones desde tierra, nos permite apreciar lo que será capaz de ofrecer esta misión en los próximos años”, explica Lennart Lindegren, profesor de la Universidad de Lund y uno de los promotores originales de la misión.

Como Gaia observa cada estrella repetidas veces para calcular su movimiento, también es capaz de detectar si ha variado el brillo de alguna de ellas, lo que ha permitido descubrir una serie de objetos astronómicos muy interesantes.

Gaia ha detectado cientos de fuentes transitorias en este primer año, comenzando por una supernovadescubierta el 30 de agosto de 2014. Estas detecciones se comparten de forma inmediata con la comunidad científica a través de ‘Alertas Científicas’, lo que hace posible realizar observaciones adicionales desde tierra para determinar su naturaleza.

Una de estas fuentes transitorias multiplicó su brillo por un factor de cinco de forma repentina. Gaia había descubierto lo que se conoce como una ‘variable cataclísmica’, un sistema de dos estrellas en el que una de ellas, una enana blanca, está engullendo la masa de su compañera, lo que provoca fuertes emisiones de luz. Esta pareja también resultó ser un sistema binario eclipsante, en el que la estrella normal, relativamente más grande que su compañera, pasa por delante de la enana blanca, más brillante, ocultándola de forma periódica.

Lo que resulta más extraño es que las dos estrellas de este sistema tienen una gran cantidad de helio, pero muy poco hidrógeno. Los datos recogidos por Gaia y a través de las observaciones desde tierra podrían ayudar a los científicos a comprender cómo han perdido sus reservas estas dos estrellas.