GAIA traza el mapa de estrellas en 3D más preciso

 

gaia3-4Los astrónomos estamos de enhorabuena. A lo largo de este año 2017 se espera la salida del mayor catálogo en tres dimensiones de estrellas de nuestra galaxia. Y viendo los resultados del anticipo publicado en septiembre de 2016, lo vamos a disfrutar en gran medida. Todo ello gracias a la misión GAIA, lanzada en 2013 por la Agencia Espacia Europea (ESA), cuyo objetivo es catalogar y realizar un mapa trimensional de más de 1,2 millones de estrellas de nuestra galaxia. Aunque con este primer borrador ya hemos disfrutado de algo más que estrellas…

Podemos decir que todo esto lo comenzó Hiparco de Nicea, astrónomo griego del siglo II antes de Cristo y que, con gran paciencia y sabiduría, elaboró el primer catálogo de estrellas conocido. Catalogó por su brillo cerca de 850 estrellas y sirvió a los astrónomos durante cientos de años. Fue en una época en la que el ser humano lo desconocía todo acerca del universo y su mirada no iba más allá de unas pocas estrellas de nuestra galaxia, aunque ni siquiera eso era conocido.

No fue hasta el siglo XX cuando, con potentes telescopios, conseguimos alcanzar con nuestra mirada puntos muy lejanos del universo. Tan lejanos que descubrimos el concepto de galaxia, universos-isla de agrupaciones de centenares de miles de millones de estrellas y los distinguimos de la nuestra. Gracias a Hubble, allá por 1925, comprendimos que existían esas galaxias, que la nuestra no era la única y que, en realidad, hay cientos de miles de ellas en nuestro universo visible.

Como homenaje a Hiparcos, así se llamó el primer satélite con capacidad de catalogar estrellas en 3D. Hablamos de 1989 y la tecnología estaba muy lejos de la actual que da vida a GAIA. Pero ya con Hiparcos pudimos analizar la dinámica y al estructura de las estrellas de las Híades, el cúmulo abierto más cercano al Sol y medir distancias de unos 80 cúmulos estelares a una distancia máxima de unos 1600 años-luz.

GAIA es mucho más preciso. Es un triunfo de la tecnología. Sólo en su comparación con Hiparcos, ya podemos ver la diferencia: con GAIA podemos medir distancias y movimientos de estrellas en 400 cúmulos a 4.800 años-luz de distancia a la Tierra. Y es posible porque GAIA tiene 109 lectores CCDs como los que tenemos en nuestras cámaras, pero muchos más grandes, sumando un gigapixel en total. Y si hablamos en esos términos en los que a los astrónomos no nos gusta hablar, pero sí a nuestros lectores y oyentes, GAIA es capaz de ver una moneda situada en la superficie de la Luna.

Esa precisión en realidad los astrónomos la medimos en algo mucho más prosaico: microarcos de segundo. El microarco de segundo es una medida de un ángulo y por hacernos una idea de qué es exactamente un microarco de segundo, decimos que es el ángulo que genera una moneda en la Luna vista desde la Tierra. Estamos hablando, por tanto, de ángulos muy muy pequeños. Extremadamente pequeños. Y esto tiene que ser así porque queremos medir los movimientos de estrellas que, aunque se mueven muy deprisa, están tan lejos, que para apreciar su movimiento hay que medir esos microarcos de segundo. Es la única manera de poder distinguir cambios ínfimos de posición en las estrellas.

Alcanzar esa precisión conlleva, además, tener que situar la mayor cámara jamás fabricada en órbita. Este tipo de mediciones de ángulos tan pequeños no se puede hacer con telescopios situados en tierra. Cuando miramos las estrellas por la noche, vemos como tililan, cómo parpadean. Eso se debe a que las corrientes térmicas de la atmósfera convierten la atmósfera en una especie de malla formada por celdas donde la temperatura varía entre una celda y otra. Varía así también la densidad y, por tanto, el índice de refracción de cada celda. Esto hace que los rayos de luz que llegan de la estrella se desvíen al entrar en cada celda. Es el mismo efecto que observamos al introducir un lápiz en un vaso llego de agua. Ese desvío hace que perdamos de vista la estrella y la recuperemos más tarde de nuevo, ya que el rayo es continuamente desviado de un lado al otro al atravesar cada celda. Las estrellas, así, aparecen y desaparecen rápidamente.

Y poner a GAIA en el espacio implica buscar el mejor emplazamiento, algo que desean muchos satélites para poder operar mejor. Por este motivo, la zona L2, donde se sitúa GAIA, es muy cotizada por otras misiones. El punto Lagrangiano 2 es una zona estable gravitacionalmente, situada en la línea que une la Tierra con el Sol, a una distancia de 1,2 millones de km aproximadamente por detrás de la Tierra. Esta distancia a nuestro planeta nos asegura que GAIA no es perturbada por el calor que irradia nuestro planeta al espacio. GAIA no se encuentra exactamente en el punto L2. De hacerlo así, la Tierra estaría eclipsando permanentemente el satélite y éste no podría recibir la radiación solar que necesita para mantener sus equipos funcionando. En realidad se mueve alrededor de L2, en una órbita que le lleva a moverse a una distancia del punto Lagrangiano de aproximadamente 100.000km. Esto provoca que de cuando en cuando haya que hacer correcciones a su órbita, ya que nos hemos alejado de la estabilidad que da L2.

A bordo de GAIA existe un sistema de procesado de imágenes muy complejo. La capacidad de la cámara es tan alta que no podemos permitirnos el lujo de leer todos los CCDs en modo continuo, ya que sería necesario disponer de anchos de banda enormes para poder enviar toda esa información a la Tierra. En su lugar, lo que GAIA es capaz de procesar los datos ella misma, de manera que únicamente lee las partes del CCD donde hay una estrella. Para poder hacerlo, su sistema de procesado es muy complejo. GAIA va acumulando los datos durante el día y por la noche, cuando miramos hacia L2, los manda a la Tierra. No es una operación barata, porque la señal que envía GAIA es muy débil y para recogerla se utilizan antenas de la ESA. Antenas de Espacio Profundo. Entre ellas, las de Cebreros, en España; dos más en Australia y una en Argentina.

Sólo en el procesado de imágenes, a cargo del consorcio europeo DPAC, trabajan del orden de 450 personas. GAIA es un proyecto grande. Y esto se ve si sumamos a las personas del consorcio, aquellas que han intervenido en la construcción de la sonda y en operaciones: hablamos entonces de miles de personas involucradas en este proyecto. Los datos recogidos por la DPAC son públicos y un primer borrador, resultado de los datos recopilados durante los primeros 14 meses de misión (hasta septiembre de 2015) han sido puestos al servicio de la comunidad científica. El éxito de este primer borrador ha sido espectacular: horas después de su apertura al público, el 14 de septiembre de 2016, la comunidad científica se había bajado teras de información y el equipo de GAIA había recibido miles de preguntas y los artículos fruto de la investigación de los datos, se van sucediendo mes a mes. Hay una serie de diferentes teorías acerca de la formación y evolución estelar que pueden encontrar respuesta en estos datos.

La misión de GAIA consiste en mirar, hacer barridos del cielo. Y esto nos ha traído, como consecuencia, un valor añadido interesante: GAIA detecta asteroides. Los detecta y los clasifica publicando los datos en los canales de seguimiento de asteroides para que se pueda comprobar su órbita desde Tierra con mucha mayor precisión en el caso de los conocidos y se establezca en el caso de los nuevos descubiertos por la propia GAIA. También descubre supernovas: cualquier evento que ocurre en los cielos es descubierto por GAIA. Y en años, cuando tengamos muchos más datos y hayan podido ser analizados con perspectiva, GAIA descubrirá exoplanetas al ser capaz de observar los ligeros vaivenes que generan estos sobre sus estrellas madre.

Varios instrumentos clave de GAIA son de fabricación española: la antena de comunicaciones con la Tierra, el parasol y varios de los mecanismos que mueven el espejo. España no sólo participa desde su industria sino también en el proceso de las imágenes: uno de los seis centros de procesado está en la universidad de Barcelona.

GAIA, una misión espectacular que nos da una visión de las estrellas que nos rodean, en 3-D.

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