Satélite GAIA

Descripción de la imagen: El satélite Gaia, construido en Toulouse (Francia) por Astrium. En la antigua Grecia, en el siglo II a.C., Hiparco de Nicea (-190 a -120 a.C.) midió minuciosamente a ojo la posición de más de un millar de estrellas. Hiparco produjo el primer catálogo estelar. Hipparcos (HIgh Precision PARallax COllecting Satellite), el primer satélite de astrometría (1989-1993), proporcionó las coordenadas celestes de unas 120.000 estrellas, con una precisión de 10 a 100 veces mayor que los catálogos anteriores, establecidos con instrumentos terrestres. Después del satélite Hipparcos, es el turno de GAIA, el topógrafo, de recorrer la Galaxia con espejos mucho más grandes y de cartografiar en 3D más de mil millones de objetos (estrellas, planetas, púlsares, cuásares, etc.). Fuente de la imagen: Astronoo.

GAIA cartografía la Vía Láctea

GAIA es un proyecto de la Agencia Espacial Europea (ESA). El satélite fue lanzado el 19 de diciembre de 2013 desde la Guayana Francesa por un cohete Soyuz. Esta misión tiene como objetivo cartografiar en 3D nuestra Vía Láctea, con una precisión que va desde 7 microsegundos de arco o 7/3600 avos de grado para las estrellas más brillantes (magnitud 12 y menos) hasta 300 microsegundos de arco para las estrellas más débiles (magnitud 20).

Los científicos recopilarán datos de más de mil millones de objetos y comprenderán mejor los mecanismos de formación de las galaxias, el funcionamiento interno de las estrellas, la influencia de la materia oscura y la curvatura de los rayos luminosos debido a los efectos gravitacionales.

La sonda de 2 toneladas posee 3 detectores instalados en uno de los dos telescopios que podrán realizar unas 75 mediciones de astrometría, fotometría y espectroscopía sobre cada objeto observado. Registrará la posición, la velocidad, el brillo y la distancia con respecto a la Tierra de cada una de las estrellas apuntadas por sus telescopios.

GAIA es, por lo tanto, el topógrafo de la Galaxia; la sonda enviará durante 5 años más de un petabyte de datos (1000 TB) que serán procesados por el CNES y 30 laboratorios internacionales. Gracias al censo de todas estas estrellas, los astrónomos podrán identificar diferentes generaciones de poblaciones estelares y reconstruir su trayectoria en el espacio y el tiempo.

El objetivo de GAIA es producir la imagen más detallada posible de la estructura de nuestra Galaxia y predecir su evolución. Los relevamientos, de una precisión sin igual, alimentarán a los científicos durante décadas. GAIA es capaz de medir el grosor de un cabello situado a 1000 km de distancia.

Para medir la distancia de las estrellas, GAIA utiliza el método de la paralaje estelar. Este antiguo método geométrico consiste en apuntar la estrella dos veces, con un intervalo de seis meses. En otras palabras, los astrónomos miden el ángulo de paralaje midiendo la posición de una estrella desde una posición de la Tierra en su órbita y miden nuevamente, 6 meses después, cuando la Tierra está en el otro lado del Sol, habiendo recorrido 300 millones de km. Cuanto más cercana esté la estrella, mayor será el ángulo de paralaje, lo que nos da directamente la distancia de la estrella. Conociendo la distancia de una estrella, podemos determinar sus principales características, su luminosidad real, su edad, su masa, su temperatura. Para ello, será necesario conocer en todo momento la distancia entre estas dos ventanas de disparo y, por lo tanto, conocer muy precisamente la posición de GAIA.

Monitoreo desde Tierra

El monitoreo continuo desde tierra será asegurado por una red de telescopios, para posicionar a GAIA con una precisión de una centésima de segundo de arco, lo que significa que el satélite deberá permanecer confinado dentro de un radio de 100 metros. Este dispositivo, llamado GBOT (Ground Based Optical Tracking), complementa los métodos de radio de la ESA.

En una pequeña burbuja de 12 años luz de diámetro centrada en el Sol, ya contamos con 31 estrellas. Pero tan pronto como GAIA apunte sus dos telescopios de carburo de silicio hacia distancias lejanas, del orden de 30.000 años luz, podrá detectar cientos de miles de estrellas e incluso exoplanetas del tamaño de Júpiter.

GAIA debería detectar entre 1000 y 2000 cefeidas en la Vía Láctea; como la distancia será perfectamente conocida, esto permitirá calibrar con precisión el método de medición. La sonda europea también estudiará cerca de 500.000 cuásares y, a través de la observación a gran escala del movimiento de las estrellas, Gaia nos mostrará la distribución de la materia oscura.

Tal vez sus mediciones proporcionen respuestas a uno de los principales problemas de la astrofísica moderna, el de la naturaleza de la mayor parte de la materia del universo. Gracias a la gran precisión de la sonda, las mediciones científicas de Gaia permitirán probar aún más finamente la teoría general de la relatividad de Einstein. Es probable que efectos gravitacionales normalmente invisibles aparezcan claramente en los datos.

Y finalmente, gracias a la precisión de sus mediciones fotométricas y astrométricas, Gaia podrá ver miles de exoplanetas por el método de tránsito, ya que cada objeto debe ser visto varias decenas de veces durante la misión. La potencia de cálculo necesaria para procesar todos estos datos se estima en 6 teraflops (6.000 mil millones de operaciones por segundo). El volumen de datos a procesar será del orden de un millón de billones de bytes, es decir, la capacidad de 250.000 DVD.

Gaia observará el cielo profundo desde una órbita privilegiada alrededor del Sol. Esta ubicación especial es el punto de Lagrange L2. El punto L2 es un lugar privilegiado para observar el universo porque es un entorno térmico extremadamente estable. Se encuentra a 1.492 millones de km de la Tierra en la línea definida por la Tierra y el Sol. Desde 2009, se encuentran en esta órbita los satélites Planck Surveyor y Herschel. Este punto de Lagrange L2 sigue a la Tierra mientras orbitamos alrededor del Sol, por lo que el Sol, la Tierra y la Luna siempre están fuera del campo visual de los instrumentos.

Fin de la recopilación de datos (enero de 2025) y publicación del catálogo final (2030)

Con la finalización de sus observaciones y la publicación del catálogo final, Gaia dejará un legado sin igual para las futuras generaciones de astrónomos.