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Gaia (nave espacial)

Gaia es un observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA), lanzado en 2013 y que se espera que funcione hasta 2025. La nave espacial está diseñada para la astrometría : medir las posiciones, distancias y movimientos de las estrellas con una precisión sin precedentes, [5] [6] y las posiciones de los exoplanetas midiendo atributos de las estrellas que orbitan, como su magnitud aparente y su color . [7] La ​​misión tiene como objetivo construir, con diferencia, el catálogo espacial en 3D más grande y preciso jamás creado, con un total aproximado de mil millones de objetos astronómicos , principalmente estrellas, pero también planetas, cometas, asteroides y quásares , entre otros. [8]

Para estudiar la posición y el movimiento precisos de los objetos objetivo, la nave supervisó cada uno de ellos unas 70 veces [9] durante los cinco años de la misión nominal (2014-2019), y continúa haciéndolo durante su extensión. [10] [11] La nave espacial tiene suficiente combustible de micropropulsión para funcionar hasta el segundo trimestre de 2025. [12] Como sus detectores no se están degradando tan rápido como se esperaba inicialmente, la misión puede ampliarse aún más. [13] Gaia apunta a objetos más brillantes que la magnitud 20 en una amplia banda fotométrica que cubre el rango visual extendido entre el ultravioleta cercano y el infrarrojo cercano; [14] tales objetos representan aproximadamente el 1% de la población de la Vía Láctea. [9] Además, se espera que Gaia detecte entre miles y decenas de miles de exoplanetas del tamaño de Júpiter más allá del Sistema Solar mediante el uso del método de astrometría, [15] [16] 500.000 quásares fuera de esta galaxia y decenas de miles de asteroides nuevos y conocidos. y cometas dentro del Sistema Solar. [17] [18] [19]

La misión Gaia continúa creando un mapa tridimensional preciso de objetos astronómicos a lo largo de la Vía Láctea y mapeando sus movimientos, que codifican el origen y posterior evolución de la Vía Láctea. Las mediciones espectrofotométricas proporcionan propiedades físicas detalladas de todas las estrellas observadas, caracterizando su luminosidad , temperatura efectiva , gravedad y composición elemental . Este censo estelar masivo proporciona los datos de observación básicos para analizar una amplia gama de cuestiones importantes relacionadas con el origen, la estructura y la historia evolutiva de la Vía Láctea.

Gaia, sucesora de la misión Hipparcos (operativa entre 1989 y 1993), forma parte del programa científico a largo plazo Horizonte 2000+ de la ESA. Gaia fue lanzado el 19 de diciembre de 2013 por Arianespace utilizando un cohete Soyuz ST-B / Fregat-MT que volaba desde Kourou, en la Guayana Francesa. [20] [21] La nave espacial opera actualmente en una órbita de Lissajous alrededor del Sol – Tierra L 2 Punto Lagrangiano .

Historia

El telescopio espacial Gaia tiene sus raíces en la misión Hipparcos de la ESA (1989-1993). Su misión fue propuesta en octubre de 1993 por Lennart Lindegren ( Observatorio de Lund , Universidad de Lund , Suecia) y Michael Perryman (ESA) en respuesta a una convocatoria de propuestas para el programa científico a largo plazo Horizon Plus de la ESA. Fue adoptado por el Comité del Programa Científico de la ESA como misión fundamental número 6 el 13 de octubre de 2000, y la fase B2 del proyecto fue autorizada el 9 de febrero de 2006, asumiendo EADS Astrium la responsabilidad del hardware. El nombre "Gaia" se derivó originalmente como un acrónimo de Interferómetro Astrométrico Global para Astrofísica . Esto reflejaba la técnica óptica de interferometría que se planeó originalmente para su uso en la nave espacial. Si bien el método de trabajo evolucionó durante los estudios y el acrónimo ya no es aplicable, el nombre Gaia se mantuvo para dar continuidad al proyecto. [22]

El coste total de la misión es de unos 740 millones de euros (~ mil millones de dólares), incluyendo la fabricación, el lanzamiento y las operaciones en tierra. [23] Gaia se completó con dos años de retraso y un 16% por encima de su presupuesto inicial, principalmente debido a las dificultades encontradas al pulir los diez espejos de carburo de silicio de Gaia y al ensamblar y probar el sistema de cámara de plano focal. [24]

Objetivos

La misión espacial Gaia tiene los siguientes objetivos: [25] [26]

Astronave

Modelo de Gaia en el Salón Aeronáutico de París 2013
Gaia desde un ángulo diferente
Gaia en su fase final de construcción, 2013

Gaia fue lanzado por Arianespace , utilizando un cohete Soyuz ST-B con una etapa superior Fregat-MT , desde el Ensemble de Lancement Soyouz en Kourou , Guayana Francesa , el 19 de diciembre de 2013 a las 09:12 UTC (06:12 hora local). El satélite se separó de la etapa superior del cohete 43 minutos después del lanzamiento a las 09:54 UTC. [27] [28]

La nave se dirigió hacia el punto L2 de Lagrange Sol-Tierra, ubicado aproximadamente a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, y llegó allí el 8 de enero de 2014. [29] El punto L2 proporciona a la nave espacial un entorno gravitacional y térmico muy estable. Allí, utiliza una órbita de Lissajous que evita el bloqueo del Sol por parte de la Tierra, lo que limitaría la cantidad de energía solar que el satélite podría producir a través de sus paneles solares , además de perturbar el equilibrio térmico de la nave espacial. Después del lanzamiento, se desplegó un parasol de 10 metros de diámetro. La sombrilla siempre mira hacia el Sol, manteniendo así todos los componentes del telescopio frescos y alimentando a Gaia mediante paneles solares en su superficie. Estos factores y los materiales utilizados en su creación permiten que Gaia funcione en condiciones entre -170 ° C y 70 ° C. [30]

Instrumentos cientificos

La carga útil de Gaia consta de tres instrumentos principales:

  1. El instrumento de astrometría (Astro) determina con precisión la posición de todas las estrellas con un brillo superior a 20 midiendo su posición angular. [14] Combinando las mediciones de cualquier estrella dada durante la misión de cinco años, será posible determinar su paralaje , y por lo tanto su distancia, y su movimiento propio : la velocidad de la estrella proyectada en el plano del cielo.
  2. El instrumento fotométrico (BP/RP) permite la adquisición de mediciones de luminosidad de estrellas en la banda espectral de 320 a 1000 nm, de todas las estrellas más brillantes que la magnitud 20. [14] Los fotómetros azul y rojo (BP/RP) se utilizan para determinar propiedades estelares como temperatura, masa, edad y composición elemental. [22] [31] La fotometría multicolor es proporcionada por dos prismas de sílice fundida de baja resolución que dispersan toda la luz que ingresa al campo de visión en la dirección de escaneo a lo largo antes de la detección. El fotómetro azul (BP) opera en el rango de longitud de onda de 330 a 680 nm; El fotómetro rojo (RP) cubre el rango de longitud de onda de 640 a 1050 nm. [32]
  3. El espectrómetro de velocidad radial (RVS) se utiliza para determinar la velocidad de los objetos celestes a lo largo de la línea de visión mediante la adquisición de espectros de alta resolución en la banda espectral 847–874 nm (líneas de campo del ion calcio) para objetos de hasta magnitud 17. Las velocidades radiales se miden con una precisión de entre 1 km/s (V=11,5) y 30 km/s (V=17,5). Las mediciones de velocidades radiales son importantes "para corregir la aceleración en perspectiva inducida por el movimiento a lo largo de la línea de visión". [32] El RVS revela la velocidad de la estrella a lo largo de la línea de visión de Gaia midiendo el desplazamiento Doppler de las líneas de absorción en un espectro de alta resolución.

Para mantener la precisión y enfocar estrellas a muchos años luz de distancia, las únicas partes móviles son los actuadores para alinear los espejos y las válvulas para disparar los propulsores. No tiene ruedas de reacción ni giroscopios. Los subsistemas de la nave espacial están montados sobre un marco rígido de carburo de silicio [7] , que proporciona una estructura estable que no se expandirá ni contraerá debido a la temperatura. El control de la actitud lo proporcionan pequeños propulsores de gas frío que pueden producir 1,5 microgramos de nitrógeno por segundo.

El enlace telemétrico con el satélite es de unos 3 Mbit/s de media, mientras que el contenido total del plano focal representa varios Gbit/s . [33] Por lo tanto, sólo se pueden vincular hacia abajo unas pocas docenas de píxeles alrededor de cada objeto.

Principios de medición

Comparación de los tamaños nominales de las aperturas de Gaia (nave espacial) y algunos telescopios ópticos notables
Método de escaneo

Similar a su predecesor Hipparcos , pero con una precisión cien veces mayor, Gaia consta de dos telescopios que proporcionan dos direcciones de observación con un gran ángulo fijo de 106,5° entre ellas. [35] La nave espacial gira continuamente alrededor de un eje perpendicular a las líneas de visión de los dos telescopios. El eje de rotación, a su vez, tiene una ligera precesión a través del cielo, manteniendo el mismo ángulo con respecto al Sol. Midiendo con precisión las posiciones relativas de los objetos desde ambas direcciones de observación, se obtiene un sistema rígido de referencia.

Las dos propiedades clave del telescopio son:

Cada objeto celeste fue observado en promedio unas 70 veces durante los cinco años de la misión nominal, que se ha ampliado a aproximadamente diez años y obtendrá así el doble de observaciones. [39] Estas mediciones ayudarán a determinar los parámetros astrométricos de las estrellas: dos correspondientes a la posición angular de una estrella determinada en el cielo, dos para las derivadas de la posición de la estrella en el tiempo (movimiento) y, por último, el paralaje de la estrella a partir de qué distancia. se puede calcular. La velocidad radial de las estrellas más brillantes se mide mediante un espectrómetro integrado que observa el efecto Doppler . Debido a las limitaciones físicas impuestas por la nave espacial Soyuz, los conjuntos focales de Gaia no pudieron equiparse con un blindaje óptimo contra la radiación, y la ESA esperaba que su rendimiento sufriera algo hacia el final de la misión inicial de cinco años. Las pruebas en tierra de los CCD mientras estaban sujetos a radiación proporcionaron la seguridad de que se pueden cumplir los objetivos principales de la misión. [40]

Un reloj atómico a bordo de Gaia desempeña un papel crucial en el logro de los objetivos principales de la misión. Gaia gira con una velocidad angular de 60"/s o 0,6 microsegundos de arco en 10 nanosegundos. Por lo tanto, para cumplir sus objetivos de posicionamiento, Gaia debe poder registrar el tiempo exacto de observación con una precisión de nanosegundos. Además, no se deben detectar errores de posicionamiento sistemáticos en el El rendimiento del reloj debe introducir un período de rotación de 6 horas. Para que el error de sincronización sea inferior a 10 nanosegundos durante cada período de rotación, la estabilidad de frecuencia del reloj a bordo debe ser mejor que 10 −12 . El reloj atómico de rubidio a bordo la nave espacial Gaia tiene una estabilidad que alcanza ~ 10 −13 en cada período de rotación de 21600 segundos [41] .

Las mediciones de Gaia contribuyen a la creación y mantenimiento de un sistema de referencia celeste de alta precisión, el Sistema de Referencia Celestial Baricéntrico (BCRS) , que es esencial tanto para la astronomía como para la navegación. Este marco de referencia sirve como una cuadrícula fundamental para posicionar objetos celestes en el cielo, ayudando a los astrónomos en diversos esfuerzos de investigación. Todas las observaciones, independientemente de la posición real de la nave espacial, deben expresarse en términos de este sistema de referencia. Como modelo totalmente relativista, se debe tener en cuenta la influencia del campo gravitacional del sistema solar, incluidos factores como la desviación gravitacional de la luz debida al Sol, los planetas principales y la Luna. [42]

Las precisiones esperadas de los datos del catálogo final se calcularon tras pruebas en órbita, teniendo en cuenta los problemas de luz parásita, degradación de la óptica y la inestabilidad del ángulo básico. Las mejores precisiones de paralaje, posición y movimiento propio se obtienen para las estrellas más brillantes observadas, con magnitudes aparentes de 3 a 12. Se espera que la desviación estándar de estas estrellas sea de 6,7 microsegundos de arco o mejor. Para las estrellas más débiles, los niveles de error aumentan, alcanzando un error de 26,6 microsegundos de arco en el paralaje para las estrellas de magnitud 15 y varios cientos de microsegundos para las estrellas de magnitud 20. [43] A modo de comparación, los mejores niveles de error de paralaje de la nueva reducción de Hipparcos no son mejores que 100 microsegundos de arco, con niveles típicos varias veces mayores. [44]

Procesamiento de datos

VST captura a Gaia en camino a mil millones de estrellas [45]

El volumen total de datos que se recuperó de la nave espacial durante la misión nominal de cinco años a una velocidad de datos comprimidos de 1 Mbit/s es de aproximadamente 60  TB , lo que equivale a unos 200 TB de datos no comprimidos utilizables en tierra, almacenados en un InterSystems Caché. base de datos. La responsabilidad del procesamiento de datos, financiado en parte por la ESA, se confía a un consorcio europeo, el Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos (DPAC), que fue seleccionado después de su propuesta en el Anuncio de Oportunidad de la ESA publicado en noviembre de 2006. La financiación del DPAC corre a cargo de por los países participantes y ha sido asegurado hasta la producción del catálogo final de Gaia . [46]

Gaia envía datos durante unas ocho horas al día a unos 5 Mbit/s. Las tres antenas parabólicas de 35 metros de diámetro de la red ESTRACK de la ESA en Cebreros , España, Malargüe , Argentina y Nueva Norcia , Australia, reciben los datos. [22]

Lanzamiento y órbita

Animación de la trayectoria de Gaia.
  Gaia  ·   Tierra
Ilustración simplificada de la trayectoria y órbita de Gaia (no a escala)

En octubre de 2013, la ESA tuvo que posponer la fecha de lanzamiento original de Gaia debido a la sustitución preventiva de dos de los transpondedores de Gaia . Estos se utilizan para generar señales de sincronización para el enlace descendente de datos científicos. Un problema con un transpondedor idéntico en un satélite ya en órbita motivó su sustitución y reverificación una vez incorporado a Gaia . La ventana de lanzamiento reprogramada fue del 17 de diciembre de 2013 al 5 de enero de 2014, y el lanzamiento de Gaia está previsto para el 19 de diciembre. [47]

Gaia se lanzó con éxito el 19 de diciembre de 2013 a las 09:12 UTC . [48] ​​Aproximadamente tres semanas después del lanzamiento, el 8 de enero de 2014, alcanzó su órbita designada alrededor del punto de Lagrange L2 Sol-Tierra (SEL2), [4] [49] a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de la Tierra.

En 2015, el observatorio Pan-STARRS descubrió un objeto orbitando la Tierra, que el Minor Planet Center catalogó como objeto 2015 HP 116 . Pronto se descubrió que se trataba de un redescubrimiento accidental de la nave espacial Gaia y la designación fue rápidamente retirada. [50]

Problema de luz parásita

Poco después del lanzamiento, la ESA reveló que Gaia sufría un problema de luz parásita . Inicialmente se pensó que el problema se debía a los depósitos de hielo que provocaban que parte de la luz se difractara alrededor de los bordes del parasol y entrara por las aberturas del telescopio para reflejarse hacia el plano focal. [51] La fuente real de la luz perdida se identificó más tarde como las fibras del parasol, que sobresalían más allá de los bordes del escudo. [52] Esto da como resultado una "degradación en el desempeño científico [que] será relativamente modesta y en su mayor parte restringida a la más débil de las mil millones de estrellas de Gaia ". Se están implementando esquemas de mitigación [53] para mejorar el desempeño. La degradación es más grave en el espectrógrafo RVS que en las mediciones astrométricas, porque difunde la luz de la estrella sobre un número mucho mayor de píxeles del detector, cada uno de los cuales recoge la luz dispersa.

Este tipo de problema tiene algunos antecedentes históricos. En 1985, en la misión STS-51-F , del transbordador espacial Spacelab -2, otra misión astronómica obstaculizada por desechos perdidos fue el Telescopio Infrarrojo (IRT), en el que un trozo de aislamiento de mylar se soltó y flotó hacia la línea de visión. del telescopio causando datos corruptos. [54] La prueba de luz parásita y deflectores es una parte destacada de los instrumentos de imágenes espaciales. [55]

Progreso de la misión

Mapa Gaia del cielo por densidad de estrellas.

La fase de prueba y calibración, que comenzó mientras Gaia se dirigía al punto SEL2, continuó hasta finales de julio de 2014, [56] con tres meses de retraso debido a problemas imprevistos con la entrada de luz parásita al detector. Después del período de puesta en servicio de seis meses, el satélite inició su período nominal de cinco años de operaciones científicas el 25 de julio de 2014 utilizando un modo de escaneo especial que escaneaba intensamente la región cercana a los polos de la eclíptica ; El 21 de agosto de 2014, Gaia comenzó a utilizar su modo de escaneo normal, que proporciona una cobertura más uniforme. [57]

Aunque originalmente se planeó limitar las observaciones de Gaia a estrellas más débiles que la magnitud 5,7, las pruebas realizadas durante la fase de puesta en marcha indicaron que Gaia podía identificar de forma autónoma estrellas tan brillantes como la magnitud 3. Cuando Gaia entró en operaciones científicas regulares en julio de 2014, era configurado para procesar rutinariamente estrellas en el rango de magnitud 3 – 20. [58] Más allá de ese límite, se utilizan procedimientos especiales para descargar datos de escaneo sin procesar para las 230 estrellas restantes más brillantes que la magnitud 3; se están desarrollando métodos para reducir y analizar estos datos; y se espera que haya "una cobertura completa del cielo en el extremo brillante" con errores estándar de "unas pocas docenas de μas". [59]

El 30 de agosto de 2014, Gaia descubrió su primera supernova en otra galaxia. [60] El 3 de julio de 2015, se publicó un mapa de la Vía Láctea por densidad de estrellas, basado en datos de la nave espacial. [61] En agosto de 2016, "se han procesado con éxito más de 50 mil millones de tránsitos de plano focal, 110 mil millones de observaciones fotométricas y 9,4 mil millones de observaciones espectroscópicas". [62]

En 2018, la misión Gaia se amplió hasta 2020. En 2020, la misión Gaia se amplió aún más hasta 2022, con una "extensión indicativa" adicional que se extiende hasta 2025. [63] [64] El factor limitante para futuras extensiones de la misión es el suministro de nitrógeno. para los propulsores de gas frío del sistema de micropropulsión. [65] La cantidad de tetróxido de dinitrógeno (NTO) y monometilhidrazina (MMH) para el subsistema de propulsión química a bordo podría ser suficiente para estabilizar la nave espacial en L2 durante varias décadas. Sin el gas frío, la nave espacial ya no se puede orientar en una escala de microsegundos de arco.

En marzo de 2023, la misión Gaia se amplió hasta el segundo trimestre de 2025, cuando se espera que la nave espacial se quede sin gas propulsor frío. Luego entrará en una fase posterior a las operaciones que se espera que concluya a finales de 2030. [12]

Publicaciones de datos

A lo largo de los años se publican varios catálogos de Gaia con cantidades cada vez mayores de información y mejor astrometría; Las primeras emisiones también pasan por alto algunas estrellas, especialmente las más débiles ubicadas en densos campos estelares y miembros de pares binarios cercanos. [66] La primera publicación de datos, Gaia DR1, basada en 14 meses de observación fue el 14 de septiembre de 2016. [67] [68] [69] La publicación de datos incluye "posiciones y... magnitudes de 1,1 mil millones de estrellas utilizando solo Gaia datos; posiciones, paralajes y movimientos propios de más de 2 millones de estrellas" basado en una combinación de datos de Gaia y Tycho-2 para esos objetos en ambos catálogos; "curvas de luz y características de unas 3.000 estrellas variables; y posiciones y magnitudes de más de 2000... fuentes extragalácticas utilizadas para definir el marco de referencia celeste ". [66] [70] [71]

La segunda publicación de datos (DR2), que se produjo el 25 de abril de 2018, [8] [72] se basa en 22 meses de observaciones realizadas entre el 25 de julio de 2014 y el 23 de mayo de 2016. Incluye posiciones, paralajes y movimientos propios de aproximadamente 1.300 millones. estrellas y posiciones de 300 millones de estrellas adicionales en el rango de magnitud g = 3–20, [73] datos fotométricos rojos y azules para aproximadamente 1,1 mil millones de estrellas y fotometría de un solo color para 400 millones de estrellas adicionales, y velocidades radiales medianas para aproximadamente 7 millones de estrellas entre magnitud 4 y 13. También contiene datos de más de 14.000 objetos seleccionados del Sistema Solar. [74] [75]

Estrellas y otros objetos en Gaia Early Data Release 3

Debido a incertidumbres en la canalización de datos, la tercera publicación de datos, basada en 34 meses de observaciones, se dividió en dos partes para que los datos que estaban listos primero se publicaran primero. La primera parte, EDR3 ("Early Data Release 3"), que consta de posiciones mejoradas, paralajes y movimientos propios, se publicó el 3 de diciembre de 2020. [76] Las coordenadas en EDR3 utilizan una nueva versión del marco de referencia celeste de Gaia ( Gaia –CRF3), basado en observaciones de 1.614.173 fuentes extragalácticas, [76] 2.269 de las cuales eran comunes a fuentes de radio en la tercera revisión del Marco de Referencia Celestial Internacional (ICRF3) . [77] Se incluye el Catálogo Gaia de Estrellas Cercanas (GCNS), que contiene 331.312 estrellas dentro (nominalmente) de 100 pársecs (330 años luz). [78] [79]

El DR3 completo, publicado el 13 de junio de 2022, incluye los datos del EDR3 más los datos del Sistema Solar; información de variabilidad; resultados para estrellas no individuales, quásares y objetos extendidos; parámetros astrofísicos; y un conjunto de datos especial, el Estudio Fotométrico Gaia Andrómeda (GAPS). [80] Se espera que el catálogo final de Gaia se publique tres años después del final de la misión Gaia. [81]

Lanzamientos futuros

La publicación completa de datos para la misión nominal de cinco años, DR4, incluirá catálogos astrométricos, fotométricos y de velocidad radial completos, soluciones de estrellas variables y no únicas, clasificaciones de fuentes y múltiples parámetros astrofísicos para estrellas, binarias no resueltas y galaxias. y cuásares, una lista de exoplanetas y datos de época y tránsito de todas las fuentes. Se realizarán lanzamientos adicionales dependiendo de las extensiones de la misión. [66] Se espera que la mayoría de las mediciones en DR4 sean 1,7 veces más precisas que DR2; Los movimientos propios serán 4,5 veces más precisos. [82]

El último catálogo, DR5, utilizará y publicará los diez años completos de datos. Será 1,4 veces más preciso que el DR4, mientras que los movimientos propios serán 2,8 veces más precisos que el DR4. [82] Se publicará no antes de tres años después del final de la misión. Todos los datos de todos los catálogos estarán disponibles en una base de datos en línea de uso gratuito.

Se ha desarrollado una aplicación de divulgación, Gaia Sky , para explorar la galaxia en tres dimensiones utilizando datos de Gaia . [83]

Resultados significativos

En julio de 2017, el Estudio Gaia-ESO informó que había utilizado los datos para encontrar estrellas dobles, triples y cuádruples. Utilizando técnicas avanzadas, identificaron 342 candidatos binarios, 11 candidatos triples y 1 candidato cuádruple. Nueve de ellos habían sido identificados por otros medios, lo que confirma que la técnica puede identificar correctamente múltiples sistemas estelares. [84] El posible sistema estelar cuádruple es HD 74438 , que fue identificado, en un artículo publicado en 2022, como un posible progenitor de una supernova sub-Chandrasekhar de tipo Ia . [85]

En noviembre de 2017, científicos dirigidos por Davide Massari del Instituto Astronómico Kapteyn , Universidad de Groningen , Países Bajos, publicaron un artículo [86] que describe la caracterización del movimiento propio (3D) dentro de la galaxia enana Sculptor , y de la trayectoria de esa galaxia a través del espacio y con respecto a la Vía Láctea , utilizando datos de Gaia y el Telescopio Espacial Hubble . Massari dijo: "Con la precisión conseguida podemos medir el movimiento anual de una estrella en el cielo, que corresponde a menos del tamaño de la cabeza de un alfiler en la Luna vista desde la Tierra". Los datos mostraron que Sculptor orbita la Vía Láctea en una órbita muy elíptica; Actualmente está cerca de su máxima aproximación a una distancia de unos 83,4 kiloparsecs (272.000 ly), pero la órbita puede llevarlo a unos 222 kiloparsecs (720.000 ly) de distancia.

En octubre de 2018, los astrónomos de la Universidad de Leiden pudieron determinar las órbitas de 20 estrellas de hipervelocidad a partir del conjunto de datos DR2. Esperando encontrar una sola estrella saliendo de la Vía Láctea , encontraron siete. Más sorprendentemente, el equipo descubrió que 13 estrellas de hipervelocidad se estaban acercando a la Vía Láctea, posiblemente originadas en fuentes extragalácticas aún desconocidas. Alternativamente, podrían ser estrellas de halo en esta galaxia, y estudios espectroscópicos adicionales ayudarán a determinar qué escenario es más probable. [87] [88] Mediciones independientes han demostrado que la mayor velocidad radial de Gaia entre las estrellas de hipervelocidad está contaminada por la luz de estrellas brillantes cercanas en un campo abarrotado y arroja dudas sobre las altas velocidades radiales de Gaia de otras estrellas de hipervelocidad. [89]

A finales de octubre de 2018 se descubrió la población galáctica Gaia-Encelado , restos de una importante fusión con la extinta enana Encelado. [90] Este sistema está asociado con al menos 13 cúmulos globulares y la creación del Disco Grueso de la Vía Láctea. Representa una fusión significativa hace unos 10 mil millones de años en la Vía Láctea. [91]

Diagrama de Recursos Humanos de Gaia

En noviembre de 2018 se descubrió la galaxia Antlia 2 . Es similar en tamaño a la Gran Nube de Magallanes , a pesar de ser 10.000 veces más débil. Antlia 2 tiene el brillo superficial más bajo de todas las galaxias descubiertas. [92]

En diciembre de 2019 se descubrió el cúmulo de estrellas Price-Whelan 1 . [93] El cúmulo pertenece a las Nubes de Magallanes y está ubicado en el brazo principal de estas Galaxias Enanas . El descubrimiento sugiere que la corriente de gas que se extiende desde las Nubes de Magallanes hasta la Vía Láctea está aproximadamente a la mitad de distancia de la Vía Láctea de lo que se pensaba anteriormente. [94]

La onda Radcliffe fue descubierta en datos medidos por Gaia , publicados en enero de 2020. [95] [96]

En noviembre de 2020, Gaia midió la aceleración del sistema solar hacia el centro galáctico en 0,23 nanómetros/s 2 . [97] [98]

En marzo de 2021, la Agencia Espacial Europea anunció que Gaia había identificado por primera vez un exoplaneta en tránsito. El planeta fue descubierto orbitando la estrella de tipo solar Gaia EDR3 3026325426682637824. Tras su descubrimiento inicial, se utilizó el espectrógrafo PEPSI del Gran Telescopio Binocular (LBT) en Arizona para confirmar el descubrimiento y categorizarlo como un planeta joviano, un planeta gaseoso compuesto de gas hidrógeno y helio. [99] [100] En mayo de 2022, se publicó formalmente la confirmación de este exoplaneta, denominado Gaia-1b , junto con un segundo planeta, Gaia-2b . [101]

Según sus datos, el diagrama de Hertzsprung-Russell (diagrama HR) de Gaia es uno de los más precisos jamás producidos de la Vía Láctea. [102]

El análisis de los datos de Gaia DR3 en 2022 reveló una estrella similar al Sol con el identificador Gaia DR3 4373465352415301632 orbitando un agujero negro , denominado Gaia BH1 . A una distancia de aproximadamente 1.600 años luz (490 pc), es el agujero negro conocido más cercano a la Tierra. [103] [104] También se descubrió otro sistema con una gigante roja orbitando un agujero negro, Gaia BH2 . [105]

En septiembre de 2023, se utilizaron observaciones de velocidad radial para confirmar un exoplaneta que orbita la estrella HIP 66074 y que se detectó por primera vez en los datos de astrometría de Gaia DR3 . Este planeta, conocido como HIP 66074 b o Gaia-3b, es el tercer descubrimiento de exoplaneta Gaia confirmado y el primero de este tipo realizado mediante astrometría. [106] Además, se descubrió otro exoplaneta a partir de un evento de microlente gravitacional observado por Gaia, Gaia22dkv. La estrella anfitriona es más brillante que la de cualquier exoplaneta detectado previamente mediante microlente, lo que potencialmente hace que el planeta también sea detectable por su velocidad radial. [107]

En marzo de 2024, Gaia descubrió dos corrientes de estrellas, bautizadas por los investigadores Shakti y Shiva, que se formaron hace más de 12 mil millones de años. [108]

GaiaNIR

GaiaNIR (Gaia Near Infra-Red) es un sucesor propuesto de Gaia en el infrarrojo cercano . [109] La misión ampliaría el catálogo actual con fuentes que también son visibles en el infrarrojo cercano, a costa de mediciones menos precisas que una misión equivalente en luz visible debido al patrón de difracción más amplio en longitudes de onda más largas. Al mismo tiempo, mejoraría el paralaje de las estrellas y, en particular, la precisión del movimiento adecuado revisando las fuentes del catálogo de Gaia. [110] Uno de los principales desafíos en la construcción de GaiaNIR es el bajo nivel de preparación tecnológica de los detectores de integración y retardo de tiempo del infrarrojo cercano, pero el progreso reciente con los detectores de fotodiodos Avalanche (APD) está superando este problema. En un informe de la ESA de 2017 se propusieron dos conceptos alternativos que utilizan detectores convencionales de infrarrojo cercano y espejos sin giro, pero incluso sin el desarrollo de detectores NIR TDI, el desafío tecnológico probablemente aumentará el costo en comparación con una misión de clase M de la ESA y podría necesitar un costo compartido. con otras agencias espaciales. [110] Se propuso una posible asociación con instituciones estadounidenses. [111] Desde entonces, el Programa Científico Viaje 2050 de la Agencia Espacial Europea ha seleccionado el tema "Ecosistema galáctico con astrometría en el infrarrojo cercano" como una de las dos posibles misiones de clase L que se implementarán en los próximos años, aumentando así las posibilidades de GaiaNIR que propone exactamente esto.

Galería

  • Cuatro mapas de la galaxia: velocidad radial (arriba a la izquierda), movimiento propio (abajo a la izquierda); polvo interestelar (arriba a la derecha); y metalicidad (abajo a la derecha).[112]
    Cuatro mapas de la galaxia: velocidad radial (arriba a la izquierda), movimiento propio (abajo a la izquierda); polvo interestelar (arriba a la derecha); y metalicidad (abajo a la derecha). [112]
  • Una visualización de Gaia escaneando el cielo en grandes círculos que duró aproximadamente 6 horas desde julio de 2014 hasta septiembre de 2015.[113]
    Una visualización de Gaia escaneando el cielo en grandes círculos que duró aproximadamente 6 horas desde julio de 2014 hasta septiembre de 2015. [113]
  • Ilustración de las fórmulas de Oort que describen la curva obtenida al trazar velocidades angulares frente a la longitud galáctica[114][115]
    Ilustración de las fórmulas de Oort que describen la curva obtenida al trazar velocidades angulares frente a la longitud galáctica [114] [115]
  • Eventos de microlente sobre el mapa galáctico observados por Gaia de 2014 a 2018[116][117] (Temporizador en la esquina inferior izquierda)
    Eventos de microlente sobre el mapa galáctico observados por Gaia de 2014 a 2018 [116] [117] (Temporizador en la esquina inferior izquierda)
  • La imagen cubre aproximadamente 0,6 grados cuadrados, por lo que es concebible que sólo en esta secuencia de imágenes se capturen unos 2,8 millones de estrellas. La imagen aparece en franjas, cada una de las cuales representa un CCD de mapeo del cielo. La imagen fue tomada el 7 de febrero de 2017.[120]
    La imagen cubre aproximadamente 0,6 grados cuadrados, por lo que es concebible que sólo en esta secuencia de imágenes se capturen unos 2,8 millones de estrellas. La imagen aparece en franjas, cada una de las cuales representa un CCD de mapeo del cielo. La imagen fue tomada el 7 de febrero de 2017. [120]

Ver también

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enlaces externos

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