Tras una exhaustiva campaña de puesta en servicio y varios imprevistos, la misión de la ESA para censar mil millones de estrellas, Gaia, ya está lista para comenzar la fase de operaciones científicas.
Este satélite europeo se lanzó el 19 de diciembre de 2013, y se encuentra en órbita alrededor de un punto virtual del espacio situado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra.
El principal objetivo de Gaia es crear un mapa tridimensional de la Vía Láctea con un nivel de detalle sin precedentes, para lo que tendrá que medir con gran precisión la posición y el desplazamiento de cerca de un 1% de la población total de estrellas de nuestra Galaxia, que se estima en unos 100.000 millones. Sus resultados ayudarán a comprender mejor el origen y la evolución de la Vía Láctea.
A lo largo de sus cinco años de operaciones, Gaia observará cada estrella una media de 70 veces. El análisis del movimiento aparente de las estrellas permitirá a los astrónomos determinar a qué distancia se encuentran y cómo se están desplazando a través de la Vía Láctea.
Esta misión también determinará una serie de propiedades físicas de cada estrella, como su temperatura, luminosidad o composición química.
Gaia rota lentamente sobre sí misma una vez cada seis horas para barrer el firmamento con dos telescopios que focalizan sus haces independientes sobre un único plano focal, en el que se encuentra la mayor cámara digital jamás lanzada al espacio, con casi mil millones de píxeles.
A medida que las estrellas pasan ante la cámara, el satélite determina su posición relativa y envía los resultados a la Tierra. Estos datos permitirán confeccionar una red con la posición de todas las estrellas observadas, que finalmente será procesada para generar un mapa tridimensional de alta precisión de nuestra Galaxia.
El nivel de detalle es impresionante: Gaia necesita determinar la posición de cada estrella con una precisión equivalente a medir el espesor de un cabello humano desde una distancia de 2.000 kilómetros. Para poder realizar este tipo de medidas es necesario llevar a cabo una rigurosa calibración del satélite y de sus instrumentos, tarea que ha ocupado la primera parte de este año.
Finalmente Gaia comenzará la fase de operaciones científicas, que durarán unos cinco años. Durante las tareas de puesta en servicio se descubrieron varias anomalías.
Al poco tiempo de comenzar la fase de puesta en servicio se detectó que se estaba formando hielo en algunas partes del sistema óptico, reduciendo temporalmente la transmisión de los telescopios.
Este contratiempo puede tener su origen en la humedad que quedó atrapada en el satélite antes de su lanzamiento, y que emergió en cuanto quedó expuesto al vacío del espacio. El problema se ha solucionado en gran medida calentando las superficies ópticas afectadas, pero es posible que haya que repetir una o dos veces este ciclo de ‘descontaminación’ a lo largo de la misión para mantenerlo bajo control.
Otro problema está relacionado con la cantidad de ‘luz parásita’ que llega al plano focal de Gaia, cuyo nivel es mayor de lo esperado. Esta componente difusa de fondo parece ser una combinación de luz del Sol y de otros objetos astronómicos que logra abrirse camino a través del parasol de 10 metros de diámetro del satélite hasta llegar al plano focal de sus instrumentos.
El impacto en las prestaciones de Gaia es despreciable para objetos de magnitud 15 o inferior, y provoca una ligera degradación en la precisión de las medidas de posición de estrellas de menor brillo, llegando al 50% para las de magnitud 20, límite nominal de la misión.
Estos fenómenos indeseados también afectan a la precisión con la que se puede medir el brillo de las estrellas.
En principio, la luz parásita podría tener un mayor impacto en las observaciones de las estrellas más débiles realizadas con el Espectrómetro de Velocidad Radial (RVS) de Gaia.
“Estamos optimizando el software de a bordo para mitigar en la medida de lo posible el impacto causado por estos niveles de luz de fondo más altos de lo esperado, y esperamos no quedar lejos del objetivo inicial, y en cierto modo conservativo, de estudiar 150 millones de estrellas con RVS”, explica Giuseppe Sarri, Responsable del Proyecto Gaia para la ESA.
“Los instrumentos de astrometría y fotometría seguirán siendo capaces de analizar mil millones de estrellas, o más, determinando su posición y desplazamiento con una precisión 100 veces superior a los de su predecesor Hipparcos, y para un número mucho mayor de estrellas”.
Las pruebas realizadas durante la fase de puesta en servicio han demostrado que Gaia sería capaz de observar estrellas más débiles que las de magnitud 20 y, por otra parte, ajustando el software del satélite se podría estudiar la mayor parte de las estrellas más brillantes del firmamento, inicialmente descartadas por ser demasiado brillantes para un sistema tan sensitivo. No obstante, estas dos opciones necesitan un análisis más detallado antes de poder ser implementadas.
Gaia también cuenta con un dispositivo láser conocido como el ‘monitor del ángulo básico’, que mide el ángulo de separación entre los dos telescopios del satélite con gran precisión para compensar las variaciones de este ángulo provocadas por los cambios térmicos a medida que Gaia gira sobre sí mismo.
Este sistema está funcionando correctamente, pero las variaciones del ángulo básico detectadas son mayores de lo esperado. Se está trabajando para caracterizar con precisión estas oscilaciones para poder eliminarlas en gran parte durante el análisis de los datos.
Durante la fase de puesta en servicio no sólo se analizaron las prestaciones del satélite. También se comprobó el flujo de datos en tierra, probando los procedimientos que se utilizarán para procesar y analizar la gran cantidad de datos científicos que esta misión transmitirá a diario durante los próximos cinco años.
Tras una exhaustiva serie de pruebas y análisis de los sistemas en el espacio y en la Tierra, Gaia está finalmente preparado para comenzar sus operaciones rutinarias.
“La fase de puesta en servicio ha sido todo un reto, y aunque algunas tareas todavía no han terminado, podemos confirmar que Gaia está en forma para cumplir su promesa – podrá lograr todos los objetivos científicos principales, tal y como estaba previsto”, aclara Timo Prusti, Científico del Proyecto Gaia para la ESA.
“Teniendo en cuenta que la fase de puesta en servicio ha sido más larga de lo previsto, y considerando el tiempo que necesitaremos para desarrollar los nuevos programas, calculamos que el primer catálogo intermedio de datos estará disponible a mediados de 2016”.
“No obstante, si se detecta un fenómeno de rápida evolución, como una supernova, se emitirá una alerta pública tan pronto como sea posible. Esperamos que este servicio esté operativo antes de finales de este año”.
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