Gaia (nave espacial)
Observatorio óptico espacial europeo de astrometría

Gea
Imagen 3D de la nave espacial Gaia
Impresión artística de la nave espacial Gaia
Tipo de misión Observatorio astrométrico
OperadorESA
Identificación de COSPAR2013-074A
SATCAT N.º39479
Sitio webwww.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia
Duración de la misión10 años, 10 meses y 7 días
(en proceso)
Propiedades de las naves espaciales
Fabricante
Lanzamiento masivo2029 kg (4473 libras) [1]
Masa seca1.392 kg (3.069 libras)
Masa de carga útil710 kg (1570 libras) [2]
Dimensiones4,6 m × 2,3 m (15,1 pies × 7,5 pies)
Fuerza1.910 vatios
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento19 de diciembre de 2013, 09:12:14 UTC [3] ( 19/12/2013 UTC 09:12:14Z )
CoheteSoyuz ST-B / Fregata MT
Sitio de lanzamiento ELS de Kourou
ContratistaEspacio Ariane
Fin de la misión
Desactivado2025 (planificado)
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaSol–Tierra L 2
RégimenÓrbita de Lissajous
Altitud del periapsis263.000 km (163.000 mi) [4]
Altitud de apoapsis707.000 km (439.000 mi) [4]
Período180 días
Época2014
Telescopio principal
TipoAnastigmat de tres espejos [1]
Diámetro1,45 m × 0,5 m (4 pies 9 pulgadas × 1 pie 8 pulgadas)
Área de recolección0,7 m2
Transpondedores
Banda
Ancho de banda
  • unos pocos kbit/s hacia abajo y hacia arriba (Banda S)
  • Descarga de 3 a 8 Mbit/s (banda X)
Instrumentos
  • ASTRO : Instrumento astrométrico
  • BP/RP : Instrumento fotométrico
  • RVS : Espectrómetro de velocidad radial
Insignia de la misión Gaia
Insignia de la ESA para Gaia

Gaia es un observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA), lanzado en 2013 y que se espera que funcione hasta 2025. La nave espacial está diseñada para la astrometría : medir las posiciones, distancias y movimientos de las estrellas con una precisión sin precedentes, [5] [6] y las posiciones de los exoplanetas midiendo atributos sobre las estrellas que orbitan, como su magnitud aparente y color . [7] La ​​misión tiene como objetivo construir el catálogo espacial 3D más grande y preciso jamás realizado, con un total de aproximadamente 1.000 millones de objetos astronómicos , principalmente estrellas, pero también planetas, cometas, asteroides y cuásares , entre otros. [8]

Para estudiar la posición y el movimiento precisos de sus objetos objetivo, la nave espacial monitoreó cada uno de ellos unas 70 veces [9] durante los cinco años de la misión nominal (2014-2019), y aproximadamente la misma cantidad durante su extensión. [10] [11] Debido a que sus detectores no se degradaron tan rápido como se esperaba inicialmente, la misión recibió una extensión. [12] A partir de marzo de 2023, la nave espacial tiene suficiente combustible de micropropulsión para operar hasta el segundo trimestre de 2025. [13] Gaia apunta a objetos más brillantes que la magnitud 20 en una amplia banda fotométrica que cubre el rango visual extendido entre el ultravioleta cercano y el infrarrojo cercano; [14] dichos objetos representan aproximadamente el 1% de la población de la Vía Láctea. [9] Además, se espera que Gaia detecte miles a decenas de miles de exoplanetas del tamaño de Júpiter más allá del Sistema Solar utilizando el método de astrometría, [15] [16] 500.000 cuásares fuera de esta galaxia y decenas de miles de asteroides y cometas conocidos y nuevos dentro del Sistema Solar. [17] [18] [19]

La misión Gaia continúa creando un mapa tridimensional preciso de los objetos astronómicos a lo largo de la Vía Láctea y cartografiando sus movimientos, que codifican el origen y la posterior evolución de la Vía Láctea. Las mediciones espectrofotométricas proporcionan propiedades físicas detalladas de todas las estrellas observadas, caracterizando su luminosidad , temperatura efectiva , gravedad y composición elemental . Este censo estelar masivo está proporcionando los datos observacionales básicos para analizar una amplia gama de cuestiones importantes relacionadas con el origen, la estructura y la historia evolutiva de la galaxia Vía Láctea.

Gaia , sucesora de la misión Hipparcos (operativa entre 1989 y 1993), forma parte del programa científico a largo plazo Horizonte 2000+ de la ESA. Gaia fue lanzada el 19 de diciembre de 2013 por Arianespace utilizando un cohete Soyuz ST-B / Fregat-MT que voló desde Kourou en la Guayana Francesa. [20] [21] La nave espacial opera actualmente en una órbita de Lissajous alrededor del punto de Lagrange L 2 del Sol y la Tierra .

Historia

El telescopio espacial Gaia tiene sus orígenes en la misión Hipparcos de la ESA (1989-1993). Su misión fue propuesta en octubre de 1993 por Lennart Lindegren ( Observatorio de Lund , Universidad de Lund , Suecia) y Michael Perryman (ESA) en respuesta a una convocatoria de propuestas para el programa científico a largo plazo Horizon Plus de la ESA. Fue adoptado por el Comité del Programa Científico de la ESA como la misión fundamental número 6 el 13 de octubre de 2000, y la fase B2 del proyecto fue autorizada el 9 de febrero de 2006, con EADS Astrium asumiendo la responsabilidad del hardware. El nombre "Gaia" se derivó originalmente como un acrónimo de Interferómetro Astrométrico Global para Astrofísica . Esto reflejaba la técnica óptica de interferometría que originalmente se planeó para su uso en la nave espacial. Si bien el método de trabajo evolucionó durante los estudios y el acrónimo ya no es aplicable, el nombre Gaia se mantuvo para dar continuidad al proyecto. [22]

El coste total de la misión es de alrededor de 740 millones de euros (~1.000 millones de dólares), incluyendo la fabricación, el lanzamiento y las operaciones terrestres. [23] Gaia se completó dos años después de lo previsto y un 16% por encima de su presupuesto inicial, principalmente debido a las dificultades encontradas en el pulir los diez espejos de carburo de silicio de Gaia y en el montaje y prueba del sistema de cámara de plano focal. [24]

Objetivos

La misión espacial Gaia tiene los siguientes objetivos: [25] [26]

  • Para determinar la luminosidad intrínseca de una estrella es necesario conocer su distancia. Una de las pocas formas de lograrlo sin suposiciones físicas es a través de la paralaje de la estrella , pero los efectos atmosféricos y los sesgos instrumentales degradan la precisión de las mediciones de paralaje. Por ejemplo, las variables cefeidas se utilizan como velas estándar para medir distancias a galaxias, pero sus propias distancias son poco conocidas. Por lo tanto, las cantidades que dependen de ellas, como la velocidad de expansión del universo, siguen siendo inexactas.
  • Las observaciones de los objetos más débiles proporcionarán una visión más completa de la función de luminosidad estelar. Gaia observará mil millones de estrellas y otros cuerpos, lo que representa el 1% de dichos cuerpos en la Vía Láctea. Todos los objetos hasta una determinada magnitud deben medirse para tener muestras imparciales.
  • Para poder comprender mejor las etapas más rápidas de la evolución estelar (como la clasificación, frecuencia, correlaciones y atributos observados directamente de cambios fundamentales raros y de cambios cíclicos), esto debe lograrse mediante el examen detallado y el reexamen de un gran número de objetos durante un largo período de operación. La observación de un gran número de objetos en la galaxia también es importante para comprender la dinámica de esta.
  • Medir las propiedades astrométricas y cinemáticas de una estrella es necesario para comprender las distintas poblaciones estelares, especialmente las más distantes.

Astronave

Modelo de Gaia en el Salón Aeronáutico de París 2013
Gaia desde un ángulo diferente
Gaia en su fase final de construcción, 2013

El satélite Gaia fue lanzado por Arianespace , utilizando un cohete Soyuz ST-B con una etapa superior Fregat-MT , desde el Ensemble de Lancement Soyouz en Kourou, en la Guayana Francesa, el 19 de diciembre de 2013 a las 09:12 UTC (06:12 hora local). El satélite se separó de la etapa superior del cohete 43 minutos después del lanzamiento, a las 09:54 UTC. [27] [28]

La nave se dirigió hacia el punto de Lagrange L2 entre el Sol y la Tierra , ubicado aproximadamente a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, y llegó allí el 8 de enero de 2014. [29] El punto L2 proporciona a la nave espacial un entorno gravitacional y térmico muy estable. Allí, utiliza una órbita de Lissajous que evita el bloqueo del Sol por la Tierra, lo que limitaría la cantidad de energía solar que el satélite podría producir a través de sus paneles solares , además de perturbar el equilibrio térmico de la nave espacial. Después del lanzamiento, se desplegó un parasol de 10 metros de diámetro. El parasol siempre mantiene un ángulo fijo de 45 grados con el Sol, mientras precesa para escanear el cielo, manteniendo así todos los componentes del telescopio frescos y alimentando a Gaia mediante paneles solares en su superficie. Estos factores y los materiales utilizados en su creación permiten a Gaia funcionar en condiciones entre -170 ° C y 70 ° C. [30]

Instrumentos científicos

La carga útil de Gaia consta de tres instrumentos principales:

  1. El instrumento de astrometría (Astro) determina con precisión las posiciones de todas las estrellas más brillantes de magnitud 20 midiendo su posición angular. [14] Combinando las mediciones de cualquier estrella dada durante la duración de la misión, será posible determinar su paralaje , y por lo tanto su distancia, y su movimiento propio —la velocidad de la estrella proyectada en el plano del cielo.
  2. El instrumento fotométrico (BP/RP) permite la adquisición de medidas de luminosidad de estrellas en la banda espectral de 320 a 1000 nm, de todas las estrellas más brillantes que la magnitud 20. [14] Los fotómetros azul y rojo (BP/RP) se utilizan para determinar propiedades estelares como la temperatura, la masa, la edad y la composición elemental. [22] [31] La fotometría multicolor se proporciona mediante dos prismas de sílice fundida de baja resolución que dispersan toda la luz que entra en el campo de visión en la dirección de escaneo antes de la detección. El fotómetro azul (BP) opera en el rango de longitud de onda de 330 a 680 nm; el fotómetro rojo (RP) cubre el rango de longitud de onda de 640 a 1050 nm. [32]
  3. El espectrómetro de velocidad radial (RVS) se utiliza para determinar la velocidad de los objetos celestes a lo largo de la línea de visión mediante la adquisición de espectros de alta resolución en la banda espectral de 847 a 874 nm (líneas de campo de iones de calcio) para objetos de hasta magnitud 17. Las velocidades radiales se miden con una precisión de entre 1 km/s (V=11,5) y 30 km/s (V=17,5). Las mediciones de las velocidades radiales son importantes "para corregir la aceleración de perspectiva que es inducida por el movimiento a lo largo de la línea de visión". [32] El RVS revela la velocidad de la estrella a lo largo de la línea de visión de Gaia midiendo el desplazamiento Doppler de las líneas de absorción en un espectro de alta resolución.

Para mantener la precisión necesaria para enfocar estrellas a muchos años luz de distancia, las únicas partes móviles son los actuadores para alinear los espejos y las válvulas para activar los propulsores. No tiene ruedas de reacción ni giroscopios. Los subsistemas de la nave espacial están montados sobre un marco rígido de carburo de silicio [7] , que proporciona una estructura estable que no se expandirá ni contraerá debido a la temperatura. El control de actitud lo proporcionan pequeños propulsores de gas frío que pueden generar 1,5 microgramos de nitrógeno por segundo.

El enlace telemétrico con el satélite es de unos 3 Mbit/s de media, mientras que el contenido total del plano focal representa varios Gbit/s . [33] Por lo tanto, sólo se pueden transmitir por enlace descendente unas pocas docenas de píxeles alrededor de cada objeto.

Principios de medición

Comparación de los tamaños nominales de las aperturas de la sonda espacial Gaia y de algunos telescopios ópticos notables
Método de escaneo

Similar a su predecesor Hipparcos , pero con una precisión cien veces mayor, Gaia consta de dos telescopios que proporcionan dos direcciones de observación con un ángulo fijo y amplio de 106,5° entre ellos. [35] La nave espacial gira continuamente alrededor de un eje perpendicular a las líneas de visión de los dos telescopios, con un período de giro de 6 horas. Por lo tanto, cada 6 horas la nave espacial escanea una franja de círculo máximo de aproximadamente 0,7 grados de ancho. El eje de giro a su vez tiene una precesión más lenta a través del cielo: mantiene un ángulo fijo de 45 grados con el Sol, pero sigue un cono alrededor del Sol cada 63 días, dando una trayectoria similar a un cicloide en relación con las estrellas. A lo largo de la misión, cada estrella se escanea muchas veces en varias direcciones de escaneo, proporcionando mediciones entrelazadas en todo el cielo.

Las dos propiedades clave del telescopio son:

  • Espejo primario de 1,45 × 0,5 m para cada telescopio
  • Matriz de plano focal de 1,0 × 0,5 m sobre la que se proyecta la luz de ambos telescopios. Esta, a su vez, consta de 106 CCD de 4500 × 1966 píxeles cada uno, para un total de 937,8 megapíxeles (comúnmente representado como un dispositivo de imágenes de clase gigapíxel ). [36] [37] [38] [30]

Cada objeto celeste fue observado en promedio unas 70 veces durante los cinco años de la misión nominal, que se ha extendido a aproximadamente diez años y por lo tanto obtendrá el doble de observaciones. [39] Estas mediciones ayudarán a determinar los parámetros astrométricos de las estrellas: dos correspondientes a la posición angular de una estrella dada en el cielo, dos para las derivadas de la posición de la estrella en el tiempo (movimiento) y por último, la paralaje de la estrella a partir de la cual se puede calcular la distancia. La velocidad radial de las estrellas más brillantes se mide mediante un espectrómetro integrado que observa el efecto Doppler . Debido a las limitaciones físicas impuestas por la nave espacial Soyuz, los conjuntos focales de Gaia no pudieron equiparse con un blindaje óptimo contra la radiación, y la ESA esperaba que su rendimiento se viera afectado un poco hacia el final de la misión inicial de cinco años. Las pruebas en tierra de los CCD mientras estaban sometidos a la radiación proporcionaron la seguridad de que se pueden cumplir los objetivos de la misión principal. [40]

El reloj atómico a bordo de Gaia desempeña un papel crucial para alcanzar los objetivos principales de la misión. Gaia rota a una velocidad angular de 60"/seg o 0,6 microsegundos de arco en 10 nanosegundos. Por lo tanto, para cumplir con sus objetivos de posicionamiento, Gaia debe poder registrar el tiempo exacto de observación con una precisión de nanosegundos. Además, el rendimiento del reloj no debe introducir errores sistemáticos de posicionamiento durante el período de rotación de 6 horas. Para que el error de sincronización sea inferior a 10 nanosegundos durante cada período de rotación, la estabilidad de frecuencia del reloj a bordo debe ser mejor que 10 −12 . El reloj atómico de rubidio a bordo de la nave espacial Gaia tiene una estabilidad que alcanza ~ 10 −13 durante cada período de rotación de 21600 segundos. [41]

Las mediciones de Gaia contribuyen a la creación y mantenimiento de un marco de referencia celeste de alta precisión, el Sistema de Referencia Celeste Baricéntrico (BCRS) , que es esencial tanto para la astronomía como para la navegación. Este marco de referencia sirve como una cuadrícula fundamental para posicionar objetos celestes en el cielo, ayudando a los astrónomos en diversas tareas de investigación. Todas las observaciones, independientemente de la posición real de la nave espacial, deben expresarse en términos de este sistema de referencia. Como modelo completamente relativista, debe tenerse en cuenta la influencia del campo gravitatorio del sistema solar, incluidos factores como la curvatura gravitacional de la luz debido al Sol, los planetas principales y la Luna. [42]

Las precisiones esperadas de los datos del catálogo final se han calculado tras pruebas en órbita, teniendo en cuenta los problemas de luz difusa, degradación de la óptica y la inestabilidad angular básica. Las mejores precisiones para paralaje, posición y movimiento propio se obtienen para las estrellas observadas más brillantes, magnitudes aparentes 3-12. Se espera que la desviación estándar para estas estrellas sea de 6,7 microsegundos de arco o mejor. Para las estrellas más débiles, los niveles de error aumentan, alcanzando un error de paralaje de 26,6 microsegundos de arco para estrellas de magnitud 15, y varios cientos de microsegundos de arco para estrellas de magnitud 20. [43] A modo de comparación, los mejores niveles de error de paralaje de la nueva reducción de Hipparcos no son mejores que 100 microsegundos de arco, con niveles típicos varias veces mayores. [44]

Proceso de datos

VST capta a Gaia en camino hacia mil millones de estrellas [45]

El volumen total de datos que se recuperó de la nave espacial durante la misión nominal de cinco años a una velocidad de datos comprimidos de 1 Mbit/s es de aproximadamente 60  TB , lo que equivale a unos 200 TB de datos sin comprimir utilizables en tierra, almacenados en una base de datos InterSystems Caché . La responsabilidad del procesamiento de datos, financiado en parte por la ESA, está confiada a un consorcio europeo, el Consorcio de Procesamiento y Análisis de Datos (DPAC), que fue seleccionado después de su propuesta al Anuncio de Oportunidades de la ESA publicado en noviembre de 2006. La financiación del DPAC es proporcionada por los países participantes y ha sido asegurada hasta la producción del catálogo final de Gaia . [46]

Gaia envía datos durante unas ocho horas cada día a unos 5 Mbit/s. Las tres antenas parabólicas de 35 metros de diámetro de la red ESTRACK de la ESA en Cebreros (España), Malargüe (Argentina) y Nueva Norcia (Australia) reciben los datos. [22]

Lanzamiento y órbita

Animación de la trayectoria de Gaia
  Gea  ·   Tierra
Ilustración simplificada de la trayectoria y órbita de Gaia (no a escala)

En octubre de 2013, la ESA tuvo que posponer la fecha de lanzamiento original de Gaia debido a una sustitución preventiva de dos de los transpondedores de Gaia , que se utilizan para generar señales de sincronización para la transmisión de datos científicos. Un problema con un transpondedor idéntico en un satélite que ya estaba en órbita motivó su sustitución y verificación una vez incorporado a Gaia . La ventana de lanzamiento reprogramada fue del 17 de diciembre de 2013 al 5 de enero de 2014, y el lanzamiento de Gaia estaba previsto para el 19 de diciembre. [47]

Gaia fue lanzado con éxito el 19 de diciembre de 2013 a las 09:12 UTC . [48] Aproximadamente tres semanas después del lanzamiento, el 8 de enero de 2014, alcanzó su órbita designada alrededor del punto de Lagrange L2 (SEL2) Sol-Tierra, [4] [49] a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de la Tierra.

En 2015, el observatorio Pan-STARRS descubrió un objeto que orbitaba la Tierra, que el Minor Planet Center catalogó como objeto 2015 HP 116. Pronto se descubrió que se trataba de un redescubrimiento accidental de la nave espacial Gaia y la designación fue rápidamente retractada. [50]

Asuntos

Problema de luz parásita

Poco después del lanzamiento, la ESA reveló que Gaia sufría un problema de luz difusa . Inicialmente se pensó que el problema se debía a depósitos de hielo que hacían que parte de la luz difractada alrededor de los bordes del parasol y que entraba por las aberturas del telescopio se reflejara hacia el plano focal. [51] La fuente real de la luz difusa se identificó más tarde como las fibras del parasol, que sobresalen más allá de los bordes del escudo. [52] Esto da como resultado una "degradación en el rendimiento científico [que] será relativamente modesta y principalmente restringida a las más débiles de los mil millones de estrellas de Gaia ". Se están implementando esquemas de mitigación [53] para mejorar el rendimiento. La degradación es más severa para el espectrógrafo RVS que para las mediciones astrométricas, porque difunde la luz de la estrella en un número mucho mayor de píxeles del detector, cada uno de los cuales recoge la luz dispersa.

Este tipo de problema tiene algunos antecedentes históricos. En 1985, en la misión STS-51-F del transbordador espacial Spacelab -2, otra misión astronómica obstaculizada por los desechos dispersos fue el Telescopio Infrarrojo (IRT), en el que un trozo de aislamiento de mylar se desprendió y flotó en la línea de visión del telescopio, lo que provocó la corrupción de los datos. [54] La prueba de la luz dispersa y de los deflectores es una parte destacada de los instrumentos de imágenes espaciales. [55]

Impacto de micrometeoroide

En abril de 2024, un micrometeoroide golpeó y dañó la cubierta protectora de Gaia, creando "un pequeño hueco que permitió que la luz solar dispersa -alrededor de una milmillonésima parte de la intensidad de la luz solar directa que se siente en la Tierra- perturbara ocasionalmente los sensores muy sensibles de Gaia ". En mayo, la electrónica de uno de los CCD falló, lo que provocó una alta tasa de detecciones falsas. Después de eso, los ingenieros reenfocaron la óptica de Gaia "por última vez". [56]

Progreso de la misión

Mapa de Gaia del cielo por densidad de estrellas.

La fase de prueba y calibración, que comenzó mientras Gaia se encontraba en camino al punto SEL2, continuó hasta finales de julio de 2014, [57] con tres meses de retraso debido a problemas imprevistos con la luz difusa que entraba en el detector. Después del período de puesta en servicio de seis meses, el satélite comenzó su período nominal de cinco años de operaciones científicas el 25 de julio de 2014 utilizando un modo de escaneo especial que exploró intensamente la región cercana a los polos eclípticos ; el 21 de agosto de 2014 Gaia comenzó a utilizar su modo de escaneo normal que proporciona una cobertura más uniforme. [58]

Aunque originalmente se planeó limitar las observaciones de Gaia a estrellas más débiles que una magnitud de 5,7, las pruebas realizadas durante la fase de puesta en servicio indicaron que Gaia podría identificar de forma autónoma estrellas tan brillantes como de magnitud 3. Cuando Gaia entró en operaciones científicas regulares en julio de 2014, estaba configurado para procesar rutinariamente estrellas en el rango de magnitud 3 – 20. [59] En el lado positivo de ese límite, los procedimientos operativos especiales descargan datos de escaneo sin procesar para las 230 estrellas restantes más brillantes que la magnitud 3; se están desarrollando métodos para reducir y analizar estos datos; y se espera que haya una "cobertura completa del cielo en el extremo brillante" con errores estándar de "unas pocas docenas de μas". [60]

El 30 de agosto de 2014, Gaia descubrió su primera supernova en otra galaxia. [61] El 3 de julio de 2015, se publicó un mapa de la Vía Láctea por densidad de estrellas, basado en datos de la sonda espacial. [62] Hasta agosto de 2016, "se han procesado con éxito más de 50 mil millones de tránsitos en el plano focal, 110 mil millones de observaciones fotométricas y 9,4 mil millones de observaciones espectroscópicas". [63]

En 2018, la misión Gaia se extendió hasta 2020, y en 2020 se extendió nuevamente hasta 2022, con una "extensión indicativa" adicional que se extendió hasta 2025. [64] [65] El factor limitante para futuras extensiones de la misión es el suministro de nitrógeno para los propulsores de gas frío del sistema de micropropulsión. [66] La cantidad de tetróxido de dinitrógeno (NTO) y monometilhidrazina (MMH) para el subsistema de propulsión química a bordo podría ser suficiente para estabilizar la nave espacial en L2 durante varias décadas. Sin embargo, sin el gas frío, la nave espacial ya no puede apuntar en una escala de microarcosegundos.

En marzo de 2023, la misión Gaia se prolongó hasta el segundo trimestre de 2025, cuando se espera que la nave espacial se quede sin combustible de gas frío. Luego entrará en una fase posterior a las operaciones que se espera que concluya a fines de 2030. [13]

Comunicados de datos

A lo largo de los años se han publicado varios catálogos de Gaia con cantidades cada vez mayores de información y una mejor astrometría; las primeras publicaciones también omiten algunas estrellas, especialmente las estrellas más débiles ubicadas en campos estelares densos y los miembros de pares binarios cercanos. [67] La ​​primera publicación de datos, Gaia DR1, basada en 14 meses de observación fue el 14 de septiembre de 2016. [68] [69] [70] La publicación de datos incluye "posiciones y ... magnitudes para 1.1 mil millones de estrellas utilizando solo datos de Gaia ; posiciones, paralajes y movimientos propios para más de 2 millones de estrellas" basadas en una combinación de datos de Gaia y Tycho-2 para esos objetos en ambos catálogos; "curvas de luz y características para aproximadamente 3000 estrellas variables; y posiciones y magnitudes para más de 2000 ... fuentes extragalácticas utilizadas para definir el marco de referencia celestial ". [67] [71] [72]

La segunda publicación de datos (DR2), que se produjo el 25 de abril de 2018, [8] [73] se basa en 22 meses de observaciones realizadas entre el 25 de julio de 2014 y el 23 de mayo de 2016. Incluye posiciones, paralajes y movimientos propios de alrededor de 1.300 millones de estrellas y posiciones de 300 millones de estrellas adicionales en el rango de magnitud g = 3–20, [74] datos fotométricos rojos y azules de alrededor de 1.100 millones de estrellas y fotometría monocromática de 400 millones de estrellas adicionales, y velocidades radiales medias de alrededor de 7 millones de estrellas entre magnitudes 4 y 13. También contiene datos de más de 14.000 objetos seleccionados del Sistema Solar. [75] [76]

Estrellas y otros objetos en Gaia: Primera versión de datos

Debido a las incertidumbres en la cadena de datos, la tercera publicación de datos, basada en 34 meses de observaciones, se ha dividido en dos partes para que los datos que estaban listos primero se publicaran primero. La primera parte, EDR3 ("Early Data Release 3"), que consta de posiciones mejoradas, paralajes y movimientos propios, se publicó el 3 de diciembre de 2020. [77] Las coordenadas en EDR3 utilizan una nueva versión del marco de referencia celeste Gaia ( Gaia –CRF3), basada en observaciones de 1.614.173 fuentes extragalácticas, [77] 2.269 de las cuales eran comunes a las fuentes de radio en la tercera revisión del Marco de Referencia Celestial Internacional (ICRF3) . [78] Se incluye el Catálogo de Estrellas Cercanas de Gaia (GCNS), que contiene 331.312 estrellas dentro de (nominalmente) 100 parsecs (330 años luz). [79] [80]

El DR3 completo, publicado el 13 de junio de 2022, incluye los datos del EDR3 más los datos del Sistema Solar; información de variabilidad; resultados para estrellas no individuales, para cuásares y para objetos extendidos; parámetros astrofísicos; y un conjunto de datos especial, el Sondeo Fotométrico de Andrómeda de Gaia (GAPS). [81]

Futuros lanzamientos

La publicación completa de los datos de la misión nominal de cinco años, DR4, incluirá catálogos astrométricos, fotométricos y de velocidad radial completos, soluciones para estrellas variables y no para estrellas individuales, clasificaciones de fuentes más múltiples parámetros astrofísicos para estrellas, sistemas binarios no resueltos, galaxias y cuásares, una lista de exoplanetas y datos de época y tránsito para todas las fuentes. Se realizarán publicaciones adicionales en función de las ampliaciones de la misión. [67] Se espera que la mayoría de las mediciones en DR4 sean 1,7 veces más precisas que en DR2; los movimientos propios serán 4,5 veces más precisos. [82] Se espera que DR4 se publique no antes de mediados de 2026. [67]

El catálogo final de Gaia, DR5, estará compuesto por todos los datos recopilados durante la vida útil de la misión. Será 1,4 veces más preciso que el DR4, mientras que los movimientos propios serán 2,8 veces más precisos que el DR4. [82] Se publicará a más tardar a finales de 2030. [67] Todos los datos de todos los catálogos estarán disponibles en una base de datos en línea de uso gratuito.

Se ha desarrollado una aplicación de divulgación, Gaia Sky , para explorar la galaxia en tres dimensiones utilizando datos de Gaia . [83]

Resultados significativos

En julio de 2017, el sondeo Gaia-ESO informó que había utilizado datos de Gaia para encontrar estrellas dobles, triples y cuádruples. Mediante técnicas avanzadas, identificaron 342 candidatos binarios, 11 candidatos triples y 1 candidato cuádruple. Nueve de ellos habían sido identificados por otros medios, lo que confirma que la técnica puede identificar correctamente sistemas estelares múltiples. [84] El posible sistema estelar cuádruple es HD 74438 , que fue identificado en un artículo publicado en 2022 como un posible progenitor de una supernova de tipo Ia sub-Chandrasekhar . [85]

En noviembre de 2017, científicos dirigidos por Davide Massari del Instituto Astronómico Kapteyn , Universidad de Groningen , Países Bajos, publicaron un artículo [86] que describe la caracterización del movimiento propio (3D) dentro de la galaxia enana Sculptor , y de la trayectoria de esa galaxia a través del espacio y con respecto a la Vía Láctea , utilizando datos de Gaia y el Telescopio Espacial Hubble . Massari dijo: "Con la precisión lograda podemos medir el movimiento anual de una estrella en el cielo que corresponde a menos del tamaño de la cabeza de un alfiler en la Luna vista desde la Tierra". Los datos mostraron que Sculptor orbita la Vía Láctea en una órbita altamente elíptica; actualmente está cerca de su aproximación más cercana a una distancia de aproximadamente 83,4 kiloparsecs (272.000 años luz), pero la órbita puede llevarla a alrededor de 222 kiloparsecs (720.000 años luz) de distancia.

En octubre de 2018, los astrónomos de la Universidad de Leiden pudieron determinar las órbitas de 20 estrellas hiperveloces a partir del conjunto de datos DR2. Esperando encontrar una sola estrella saliendo de la Vía Láctea , encontraron en cambio siete. Más sorprendente aún, el equipo descubrió que 13 estrellas hiperveloces se estaban acercando a la Vía Láctea, posiblemente originadas de fuentes extragalácticas aún desconocidas. Alternativamente, podrían ser estrellas de halo de esta galaxia, y estudios espectroscópicos adicionales ayudarán a determinar qué escenario es más probable. [87] [88] Mediciones independientes han demostrado que la mayor velocidad radial de Gaia entre las estrellas hiperveloces está contaminada por la luz de estrellas brillantes cercanas en un campo abarrotado y arrojan dudas sobre las altas velocidades radiales de Gaia de otras estrellas hiperveloces. [89]

A finales de octubre de 2018 se descubrió la población galáctica Gaia-Encelado , los restos de una importante fusión con la extinta galaxia enana Encélado. [90] Este sistema está asociado con al menos 13 cúmulos globulares y la creación del Disco Grueso de la Vía Láctea. Representa una fusión significativa hace unos 10 mil millones de años en la Vía Láctea. [91]

Diagrama de recursos humanos de Gaia

En noviembre de 2018 se descubrió la galaxia Antlia 2 , de tamaño similar a la Gran Nube de Magallanes , a pesar de ser 10.000 veces más débil. Antlia 2 tiene el brillo superficial más bajo de todas las galaxias descubiertas. [92]

En diciembre de 2019 se descubrió el cúmulo estelar Price-Whelan 1. [93] El cúmulo pertenece a las Nubes de Magallanes y está ubicado en el brazo principal de estas galaxias enanas . El descubrimiento sugiere que la corriente de gas que se extiende desde las Nubes de Magallanes hasta la Vía Láctea está aproximadamente a la mitad de distancia de la Vía Láctea de lo que se pensaba anteriormente. [94]

La onda de Radcliffe fue descubierta en datos medidos por Gaia , publicados en enero de 2020. [95] [96]

En noviembre de 2020, Gaia midió la aceleración del sistema solar hacia el centro galáctico en 0,23 nanómetros/s 2 . [97] [98]

En marzo de 2021, la Agencia Espacial Europea anunció que Gaia había identificado por primera vez un exoplaneta en tránsito. El planeta fue descubierto orbitando la estrella de tipo solar Gaia EDR3 3026325426682637824. Tras su descubrimiento inicial, se utilizó el espectrógrafo PEPSI del Gran Telescopio Binocular (LBT) en Arizona para confirmar el descubrimiento y categorizarlo como un planeta joviano, un planeta gaseoso compuesto de gas hidrógeno y helio. [99] [100] En mayo de 2022, se publicó formalmente la confirmación de este exoplaneta, designado Gaia-1b , junto con un segundo planeta, Gaia-2b . [101]

Basándose en sus datos, el diagrama de Hertzsprung-Russell (diagrama HR) de Gaia es uno de los más precisos jamás producidos de la Vía Láctea. [102]

El análisis de los datos de Gaia DR3 en 2022 reveló una estrella similar al Sol con el identificador Gaia DR3 4373465352415301632 orbitando un agujero negro , denominado Gaia BH1 . A una distancia de aproximadamente 1.600 años luz (490 pc), es el agujero negro conocido más cercano a la Tierra. [103] [104] También se descubrió otro sistema con una gigante roja orbitando un agujero negro, Gaia BH2 . [105]

En septiembre de 2023, se utilizaron observaciones de velocidad radial para confirmar un exoplaneta que orbita la estrella HIP 66074 que se detectó por primera vez en los datos astrométricos de Gaia DR3 . Este planeta, conocido como HIP 66074 b o Gaia-3b, es el tercer exoplaneta descubierto por Gaia que se confirma y el primero de este tipo realizado mediante astrometría. [106] Además, se descubrió otro exoplaneta a partir de un evento de microlente gravitacional observado por Gaia, Gaia22dkv. La estrella anfitriona es más brillante que la de cualquier exoplaneta detectado previamente mediante microlente, lo que potencialmente hace que el planeta también sea detectable mediante velocidad radial. [107]

En marzo de 2024, Gaia descubrió dos corrientes de estrellas, bautizadas por los investigadores Shakti y Shiva, que se formaron hace más de 12 mil millones de años. [108]

GaiaNIR

GaiaNIR (Gaia Near Infra-Red) es un sucesor propuesto de Gaia en el infrarrojo cercano . [109] La misión ampliaría el catálogo actual con fuentes que solo son (o mejor) visibles en el infrarrojo cercano, a costa de mediciones menos precisas que una misión de luz visible equivalente debido al patrón de difracción más amplio en longitudes de onda más largas. Al mismo tiempo, mejoraría la paralaje de la estrella y, en particular, la precisión del movimiento propio al revisar las fuentes del catálogo de Gaia. [110] Uno de los principales desafíos en la construcción de GaiaNIR es el bajo nivel de preparación tecnológica de los detectores de retardo de tiempo e integración de infrarrojo cercano , pero el progreso reciente con los detectores de fotodiodos de avalancha (APD) está superando esto. En un informe de la ESA de 2017 se propusieron dos conceptos alternativos que utilizan detectores de infrarrojo cercano convencionales y espejos de despin, pero incluso sin el desarrollo de detectores TDI de infrarrojo cercano, el desafío tecnológico probablemente aumentará el costo en una misión de clase M de la ESA y podría necesitar un costo compartido con otras agencias espaciales. [110] Se propuso una posible asociación con instituciones estadounidenses. [111] Desde entonces, el Programa Científico Voyage 2050 de la Agencia Espacial Europea ha seleccionado el tema del "Ecosistema Galáctico con Astrometría en el Infrarrojo Cercano" como una de las dos posibles misiones de clase L que se implementarán en los próximos años, aumentando así las posibilidades de GaiaNIR que propone exactamente esto.

  • Cuatro mapas de la galaxia: velocidad radial (arriba a la izquierda), movimiento propio (abajo a la izquierda); polvo interestelar (arriba a la derecha); y metalicidad (abajo a la derecha).[112]
    Cuatro mapas de la galaxia: velocidad radial (arriba a la izquierda), movimiento propio (abajo a la izquierda), polvo interestelar (arriba a la derecha) y metalicidad (abajo a la derecha). [112]
  • Una visualización de Gaia escaneando el cielo en grandes círculos que duró aproximadamente 6 horas desde julio de 2014 a septiembre de 2015.[113]
    Una visualización de Gaia escaneando el cielo en grandes círculos que duró aproximadamente 6 horas desde julio de 2014 a septiembre de 2015. [113]
  • Ilustración de las fórmulas de Oort que describen la curva obtenida al representar gráficamente las velocidades angulares en función de la longitud galáctica[114][115]
    Ilustración de las fórmulas de Oort que describen la curva obtenida al representar gráficamente las velocidades angulares en función de la longitud galáctica [114] [115]
  • Eventos de microlente sobre el mapa galáctico observados por Gaia entre 2014 y 2018[116][117] (Temporizador en la esquina inferior izquierda)
    Eventos de microlente sobre el mapa galáctico observados por Gaia entre 2014 y 2018 [116] [117] (Temporizador en la esquina inferior izquierda)
  • La imagen cubre aproximadamente 0,6 grados cuadrados, lo que hace concebible que haya alrededor de 2,8 millones de estrellas capturadas solo en esta secuencia de imágenes. La imagen aparece en franjas, cada una de las cuales representa un CCD de mapeo del cielo. La imagen fue tomada el 7 de febrero de 2017.[120]
    La imagen cubre aproximadamente 0,6 grados cuadrados, lo que hace concebible que haya alrededor de 2,8 millones de estrellas capturadas solo en esta secuencia de imágenes. La imagen aparece en franjas, cada una de las cuales representa un CCD de mapeo del cielo. La imagen fue tomada el 7 de febrero de 2017. [120]

Véase también

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Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Gaia (nave espacial) .
  • Hogar de la misión Gaia
  • Misión Gaia de la ESA
  • Archivo Gaia de la ESA
  • Página de Gaia en Operaciones Espaciales de la ESA
  • 1.ª publicación de datos (Gaia; 14 de septiembre de 2016) en YouTube
  • 2.ª publicación de datos (Gaia; 25 de abril de 2018) en YouTube
  • Tercera publicación de datos (Gaia; 13 de junio de 2022) en YouTube
  • Vídeo (01:25; vista de 360°) – Entire Sky (Gaia; 25 de abril de 2018) en YouTube
  • Artículo de GAIA sobre eoPortal de la ESA
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