Gaia: misión ESA que crea el mapa 3D de la Vía Láctea

Gaia (ESA): misión que crea el mapa 3D más preciso de la Vía Láctea, midiendo mil millones de estrellas para revelar el origen, movimientos y evolución de nuestra galaxia.

Gaia es un observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA), lanzado el 19 de diciembre de 2013. Desarrollado y gestionado por la ESA y construido por contratistas europeos, su objetivo principal es elaborar un catálogo espacial tridimensional extremadamente preciso de unos mil millones de objetos astronómicos, cubriendo gran parte de la Vía Láctea hasta magnitudes débiles (aprox. G~20–21).

Gaia estudiará alrededor del 1% de la población estelar de la Vía Láctea. Sucesora de la misión Hipparcos, forma parte del programa científico a largo plazo Horizonte 2000 Plus de la ESA. Gracias a su modo de observación de barrido continuo, cada estrella objetivo será observada en promedio unas 70 veces durante el periodo de la misión nominal, aunque la frecuencia real varía según la posición en el cielo.

Qué mide y por qué importa

El objetivo de Gaia es crear un mapa tridimensional y dinámico de la galaxia: posiciones, paralajes (distancias), movimientos propios en el plano del cielo, y —para un subconjunto— velocidades radiales. Además de la astrometría, realiza fotometría precisa y espectroscopía de baja y media resolución para obtener propiedades físicas de las estrellas: composición elemental, temperatura, gravedad superficial y luminosidad.

Las mediciones de paralaje anual permiten determinar distancias con precisión sin precedentes: para las estrellas más brillantes la precisión alcanza el rango de microarcosegundos, y para estrellas más débiles las precisiones son menores pero aun así revolucionarias respecto a catálogos anteriores. Inicialmente se estimaba la medición de distancias de decenas de millones de estrellas con alta precisión; en cualquier caso, Gaia ha ampliado enormemente la muestra con distancias y movimientos propios de cientos de millones a miles de millones de objetos.

Instrumentos y modo de observación

• Gaia dispone de dos telescopios combinados que comparten un plano focal extenso con más de 100 CCDs, permitiendo medir ángulos relativos con gran precisión.
• Instrumentos principales: astrometría (posiciones y movimientos propios), fotometría en dos prismas (BP/RP) para curvas de energía espectral y clasificación, y un espectrómetro de alta resolución (RVS) que suministra velocidades radiales para estrellas relativamente brillantes.
• La misión opera siguiendo una ley de escaneo rotatoria: el satélite gira continuamente (periodo de giro de varias horas) y su eje de rotación lentamente precesa, logrando que el mismo punto del cielo sea observado repetidamente desde diferentes geometrías.
• Una característica crítica es el ángulo básico entre los dos campos de visión (106,5°), que permite medidas astrométricas absolutas.

Resultados científicos y aplicaciones

El censo estelar masivo que produce Gaia proporciona la materia prima para abordar preguntas fundamentales sobre la historia y la estructura de la Vía Láctea: formación de discos y bulbo, fusión de galaxias satélite, corrientes estelares remanentes de eventos pasados y mapas de extinción por polvo interestelar. Entre los logros y usos más destacados se incluyen:

• Mapeado de movimientos estelares y detección de corrientes y subestructuras galácticas.
• Determinación de edades, metalicidades y parámetros de poblaciones estelares y cúmulos.
• Creación de un marco de referencia óptico extremadamente estable usando cuásares extragalácticos.
• Descubrimiento y caracterización de planetas extrasolares (mediante efectos astrométricos y combinaciones con otras técnicas), variables estelares y binarios no resueltos.
• Observación y seguimiento de objetos del Sistema Solar —asteroides y cometas— mejorando órbitas y predicciones de movimiento.
• Catálogo de millones de galaxias y fuentes extragalácticas para estudios cosmológicos a pequeña escala.

Lanzamiento, órbita y estado operativo

Gaia fue lanzado con un cohete Soyuz desde el Centro Espacial Guayanés (GSC) en la Guayana Francesa. Actualmente se encuentra en una órbita de Lissajous alrededor del ₂punto lagrangiano Sol-Tierra, una posición estable y térmicamente favorable situada lejos de las perturbaciones de la Tierra y con buena visibilidad del cielo. Esta órbita facilita la estabilidad térmica y las condiciones de observación continuas necesarias para la astrometría de alta precisión.

Hasta abril de 2018 la misión había medido aproximadamente mil millones de estrellas y otros objetos; desde entonces se han sucedido varias publicaciones de catálogos y continuas mejoras en la calibración y en la precisión de las medidas. La misión nominal de cinco años fue ampliada, y Gaia ha seguido operando más allá del periodo inicial, permitiendo datos más profundos y medidas temporales más largas.

Publicaciones de datos y acceso

Los resultados científicos de Gaia se hacen públicos mediante sucesivos "data releases" (catálogos): cada entrega incluye posiciones, paralajes, movimientos propios, fotometría, clasificaciones y, en versiones más avanzadas, spectra, soluciones para estrellas no solas, variables y objetos solares. La comunidad científica y el público acceden a estos catálogos a través de archivos y servicios de la ESA, que han convertido a Gaia en una fuente de datos fundamental para astronomía contemporánea.

En resumen, Gaia ha supuesto una revolución en el conocimiento de la Vía Láctea: ha proporcionado el mapa tridimensional y cinemático más completo hasta la fecha y sigue ampliando y mejorando nuestra comprensión del universo cercano.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es Gaia?

P: ¿Cuál es la misión de Gaia?

P: ¿Cuánto tiempo tardará Gaia en monitorizar cada estrella objetivo?

P: ¿Qué datos proporciona Gaia?

P: ¿Qué esperan conseguir los astrónomos con estos datos?

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