La misión Gaia de la ESA ha producido el catálogo de estrellas más completo hasta la fecha, con mediciones de alta precisión de casi 1.700 millones de estrellas y detalles de nuestra Galaxia nunca antes vistos.

El esperado lanzamiento, basado en 22 meses de estudio del firmamento, dará lugar a innumerables descubrimientos, ya que los nuevos datos incluyen posiciones, indicadores de distancia y movimientos de más de mil millones de estrellas, además de medidas de alta precisión de asteroides dentro de nuestro Sistema Solar y estrellas más allá de la Vía Láctea.

El análisis preliminar de estos abundantísimos datos revela detalles precisos sobre la formación y el movimiento de las estrellas que pueblan la Vía Láctea, información esencial para poder investigar la formación y la evolución de nuestra Galaxia anfitriona.

“Las observaciones recogidas por Gaia están redefiniendo las bases de la astronomía”, reconoce Günther Hasinger, director de Ciencia de la ESA.

“Gaia es una misión ambiciosa que se apoya en un enorme esfuerzo colaborativo para dar sentido a un elevado volumen de datos de gran complejidad. Demuestra la necesidad de proyectos a largo plazo para garantizar el progreso en la ciencia y la tecnología espaciales, así como para llevar a cabo misiones científicas aún más atrevidas en las próximas décadas”.

La misión fue lanzada en diciembre de 2013 y comenzó sus operaciones científicas al año siguiente. El primer lanzamiento de datos, basado en tan solo un año de observaciones, fue publicado en 2016. Contenía las distancias y movimientos de dos millones de estrellas. El nuevo lanzamiento, que abarca el periodo comprendido entre el 25 de julio de 2014 y el 23 de mayo de 2016, identifica las posiciones de casi 1.700 millones de estrellas, y con una precisión mucho mayor. En el caso de algunas de las estrellas más brillantes del estudio, el nivel de precisión equivaldría al de un observador que, desde la Tierra, fuese capaz de ver una moneda de un euro en la superficie de la Luna.

Gracias a estas medidas de precisión es posible distinguir el paralaje de las estrellas (el movimiento aparente del cielo causado por la traslación anual de la Tierra alrededor del Sol) de sus movimientos reales por la Galaxia. El nuevo catálogo enumera los paralajes y la velocidad del desplazamiento (el movimiento propio) de más de 1.300 millones de estrellas. A partir de las medidas más exactas del paralaje, que constituyen alrededor del diez por ciento del total, los astrónomos podrán calcular directamente las distancias a estrellas concretas.

“El segundo lanzamiento de Gaia representa un gran paso adelante respecto del satélite Hipparcos de la ESA, predecesor de Gaia y la primera misión espacial de astrometría, que estudió unas 118.000 estrellas hace casi treinta años”, explica Anthony Brown, de la Universidad de Leiden (Países Bajos).

Anthony preside el Consorcio para el Procesamiento y Análisis de Datos de Gaia (DPAC), que supervisa la colaboración de unos 450 científicos e ingenieros de software encargados de elaborar el catálogo de Gaia a partir de los datos del satélite.

“El inmenso número de estrellas, con sus posiciones y movimientos, ya bastaría para convertir el nuevo catálogo de Gaia en un hito espectacular”, añade Anthony.

“Pero hay más: este catálogo científico único incluye muchos otros tipos de datos, con información sobre las propiedades de las estrellas y otros objetos celestes, lo que hace de este lanzamiento algo realmente excepcional”.

Este completo conjunto de datos ofrece distinta información a la comunidad astronómica. Además de las posiciones, los datos incluyen información sobre el brillo de las estrellas catalogadas y mediciones de color de casi todas ellas, además de información sobre cómo el brillo y el color de medio millón de estrellas variables cambian con el tiempo. También contiene las velocidades a lo largo de la línea de visión de un subconjunto de siete millones de estrellas, las temperaturas superficiales de alrededor de cien millones y el efecto del polvo estelar de 87 millones.

Gaia también observa objetos de nuestro Sistema Solar: el segundo lanzamiento de datos comprende las posiciones de más de 14.000 asteroides conocidos, lo que permite determinar sus órbitas con precisión. Futuros lanzamientos de Gaia compilarán una muestra mucho mayor de asteroides.

Mucho más allá, Gaia ha identificado las posiciones de medio millón de cuásares lejanos, galaxias brillantes alimentadas por la actividad de agujeros negros supermasivos en sus núcleos. Estas fuentes se utilizan para definir un marco de referencia para las coordenadas celestiales de todos los objetos del catálogo de Gaia, algo que suele hacerse con ondas de radio pero que ahora, por primera vez, también está disponible a longitudes de onda ópticas.

Se espera que, una vez que los científicos comiencen a explorar el nuevo catálogo, se hagan grandes descubrimientos. Un examen inicial realizado por el consorcio de datos para validar la calidad del catálogo ya ha desvelado algunas prometedoras sorpresas, incluidos nuevos datos sobre la evolución de ciertas estrellas.
Cosmic scales covered by Gaia

“Los nuevos datos de Gaia son de tal calidad que nos saltan a la vista hallazgos sorprendentes”, señala Antonella Vallenari, del Instituto Nacional de Astrofísica y el Observatorio Astronómico de Padua (Italia), y vicepresidenta del comité ejecutivo del consorcio para el procesamiento de los datos.

“Por ejemplo, hemos creado el diagrama de Hertzsprung-Russell más detallado de las estrellas jamás realizado en la totalidad del firmamento, y ya podemos identificar algunas tendencias interesantes. Parece que vamos a inaugurar una nueva era de la arqueología galáctica”.

Bautizado en honor de los dos astrónomos que lo diseñaron a principios del siglo XX, el diagrama de Hertzsprung-Russell compara el brillo intrínseco de las estrellas con su color, y constituye una herramienta fundamental para estudiar poblaciones de estrellas y su evolución.

Una nueva versión de este diagrama, basada en cuatro millones de estrellas en un radio de cinco mil años luz del Sol elegidas del catálogo de Gaia, revela por primera vez numerosos detalles. Por ejemplo, la marca de distintos tipos de enanas blancas (restos que quedan tras la muerte de estrellas como nuestro Sol) permite diferenciar entre aquellas con núcleos ricos en hidrógeno y las dominadas por helio.

En combinación con las mediciones de Gaia de las velocidades estelares, con este diagrama los astrónomos pueden distinguir poblaciones estelares de varias edades situadas en diversas regiones de la Vía Láctea, como el disco y el halo, y que se formaron de distinta manera. Un estudio más detallado sugiere que las estrellas en movimiento rápido, que se creía que pertenecían al halo, comprenden dos poblaciones estelares originadas a través de dos escenarios de formación distintos, lo que invita a profundizar en la investigación.

“Gaia nos permitirá avanzar enormemente en nuestra comprensión del Universo a todas las escalas cósmicas”, aventura Timo Prusti, científico del proyecto Gaia de la ESA.

“Incluso en las cercanías del Sol, que es la región que creemos entender mejor, Gaia está revelando nuevas y emocionantes características”.

Tomando como modelo un subconjunto de estrellas en un radio de pocos miles de años luz del Sol, Gaia ha medido su velocidad en tres dimensiones y ha revelado patrones en los movimientos de otras estrellas que orbitan la Galaxia a velocidades similares. Futuros estudios confirmarán si estos patrones están asociados a perturbaciones producidas por la barra galáctica (una densa concentración de estrellas con forma alargada en el centro de la Galaxia), por la arquitectura de brazos en espiral de la Vía Láctea o por la interacción con galaxias menores surgidas con ella hace miles de millones de años.

Con la precisión de Gaia también es posible ver los movimientos de estrellas en el interior de ciertos cúmulos globulares (antiguos sistemas de estrellas unidos por la gravedad y localizados en el halo de la Vía Láctea) y de nuestras galaxias vecinas, la Pequeña y la Gran Nube de Magallanes.

Los datos de Gaia se han empleado para derivar las órbitas de 75 cúmulos globulares y 12 galaxias enanas que giran alrededor de la Vía Láctea, ofreciendo información importante para estudiar la evolución pasada de nuestra Galaxia y su entorno, las fuerzas gravitacionales en juego y la distribución de la esquiva materia oscura que permea las galaxias.

“Gaia es la más pura expresión de la astronomía”, subraya Fred Jansen, responsable de la misión Gaia de la ESA.

“Estos datos les darán que hacer a los científicos durante muchos años, y estamos listos para sorprendernos con la avalancha de descubrimientos que desvelarán los secretos de nuestra Galaxia”. (Fuente: ESA)