La missió Gaia celebra el primer any dʼobservacions científiques

Ubicat al punt L2 de Lagrange, a 1,5 milions de quilòmetres de la Terra, Gaia observa estrelles i molts altres objectes astronòmics. Al cap d'un període de 28 dies que va servir per calibrar els instruments de mesura, el 21 d'agost va començar la seva tasca d'observació seguint uns paràmetres dissenyats per aconseguir observar tot el cel.  

Des de llavors, el satèl·lit ha registrat 272.000 milions de mesures astromètriques i de posició, 54.400 milions de dades fotomètriques i 5.400 milions d'espectres.

L'equip Gaia ha fet una gran tasca de processament i anàlisi de les dades amb l'objectiu de desenvolupar un dels principals productes científics de la missió Gaia: un vast catàleg de posicions, distàncies, moviments i altres propietats de més de mil milions d'estrelles. Aquest gran volum de dades de naturalesa complexa requereix un enorme esforç per part de científics i desenvolupadors de programari de tot Europa, que col·laboren amb el Consorci per al Processament i lʼAnàlisi de Dades de Gaia (DPAC). A aquest consorci pertany el grup d'uns quaranta investigadors i enginyers de la UB, el Grup Gaia Galícia i un equip de la Universitat Nacional d'Educació a Distància (UNED).

Tal com explica Carme Jordi, investigadora de l'Institut de Ciències del Cosmos de la UB (ICCUB-IEEC), «aquest primer any ha estat clau per comprovar la qualitat científica de les dades i l'eficàcia dels algorismes de processament. En particular, el nostre grup, responsable de la recepció i el tractament inicial de les dades, ha superat les expectatives en la gestió d'aquest gran volum d'informació».

Per esmentar un exemple del procés de validació que s'està duent a terme, l'equip Gaia ha aconseguit mesurar la paral·laxi d'una mostra inicial de dos milions d'estrelles. La paral·laxi és la desviació de la posició d'un estel durant un període d'un any com a resultat del moviment de la Terra al voltant del Sol. No obstant això, aquest no és l'únic moviment observat per Gaia: les estrelles també es desplacen per l'espai, la qual cosa es coneix com a moviment propi.

Normalment, un any d'observacions no és suficient per conèixer la paral·laxi i el moviment propi. Per superar aquest obstacle, els científics han combinat les dades proporcionades per Gaia amb les posicions extretes del catàleg Tycho-2, basat en dades obtingudes entre el 1989 i el 1993 pel predecessor de Gaia, el satèl·lit Hipparcos. Això limita la mostra a tan sols dos milions dels més de mil milions de dades proporcionades per Gaia fins ara, però ofereix algunes percepcions primerenques i útils de la qualitat d'aquestes dades.

De moment, Gaia ha detectat centenars de punts transitoris. El primer va ser una supernova, detectada el passat 30 d'agost de 2014. Aquests descobriments es comparteixen amb la comunitat Gaia tan aviat com són comunicats en forma d'alerta científica, la qual cosa permet fer-ne un ràpid seguiment des de la Terra amb telescopis per determinar quina és la seva naturalesa.

També es va detectar un altre punt transitori en observar-se un sobtat i dramàtic esclat que va incrementar la lluminositat en un factor de cinc. Va resultar que Gaia havia descobert una variable cataclísmica, un sistema de dues estrelles en què una d'elles, una nana blanca calenta, devora la massa del seu company estel·lar, fet que produeix esclats de llum quan la matèria és absorbida.

Gaia ha descobert multitud d'estels la lluminositat dels quals pateix una sèrie de canvis regulars en el temps. El satèl·lit ha proporcionat corbes detallades de lluminositat per a dotzenes d'estels variables de tipus RR Lyrae en el Gran Núvol de Magallães. Aquests detalls van permetre comprovar la gran qualitat de les dades.

Un altre dels curiosos objectes detectats per Gaia durant aquest primer any d'observacions és la nebulosa Ull de Gat, una nebulosa planetària també coneguda com a NGC 6543, situada a prop del Pol Nord Eclíptic. Les nebuloses planetàries es formen quan s'expulsen les capes exteriors d'una estrella de baixa massa. La interacció d'aquestes capes amb el mitjà interestel·lar que les envolta dóna lloc a una nana blanca compacta. Gaia ha fet més de 200 observacions de la nebulosa Ull de Gat i ha registrat més de 84.000 deteccions que perfilen de manera detallada l'entramat de filaments gasosos pels quals són coneguts aquests objectes. Atès que les observacions continuen, Gaia podrà observar l'expansió dels nusos nebulars en aquesta i altres nebuloses planetàries.

Més a prop de nosaltres, Gaia ha detectat un gran nombre d'asteroides, els petits cossos rocosos que poblen el nostre sistema solar, principalment entre les òrbites de Mart i Júpiter. Els científics de l'equip han desenvolupat un programari especial per observar-los i relacionar-los amb les òrbites d'altres asteroides ja coneguts amb l'objectiu de distingir-los de la resta de dades de què es disposa per estudiar les estrelles. Però, al seu torn, aquesta informació s'utilitzarà per caracteritzar els asteroides ja coneguts i descobrir-ne milers de nous.

Finalment, a més dels mesuraments astronòmics i fotomètrics que Gaia realitza, el satèl·lit ha recollit els espectres de molts estels. Aquestes dades serviran principalment per determinar els moviments estel·lars al llarg del camp de visió en mesurar els canvis de posició relatius de les línies d'absorció dels espectres com a conseqüència de l'efecte Doppler. No obstant això, en l'espectre d'alguns estels calents, Gaia també ha observat línies d'absorció en el material interestel·lar que permetran als científics mesurar la seva distribució.

«Tots aquests exemples confirmen la revolució que la missió Gaia representa per a l'astrofísica. Estem expectants davant la publicació de les primeres dades científiques l'estiu de 2016», subratlla Eduard Masana, investigador de lʼICCUB-IEEC.

Els integrants de lʼequip Gaia UB són membres de lʼInstitut de Ciències del Cosmos de la UB (ICCUB) i de lʼInstitut dʼEstudis Espacials de Catalunya (IEEC), així com del Departament d'Astronomia i Meteorologia de la UB. Aquest equip, que participa en la missió des dels inicis, ha contribuït a definir alguns dels instruments i ha liderat el grup encarregat de les simulacions que han fet possible la posada a punt del programari per processar les dades. A més, és l'equip responsable del processament inicial de les dades.

Els experts de la UB també estan elaborant eines per a lʼexplotació científica de les dades obtingudes des de terra per complementar les de Gaia, i lideren la construcció dels catàlegs de la missió, tant els intermedis com el catàleg final. El Centre de Processament de Dades de Barcelona —on sʼinclouen el CESCA i el Barcelona Supercomputing Center— proporciona recursos per executar part de les operacions durant tota la missió, i ha estat un aliat imprescindible en la simulació de la galàxia i les observacions per a totes les tasques preparatòries i de verificació de la cadena de processament.

Més informació en aquest enllaç de l'ESA