La misión Gaia, un año después del lanzamiento

El próximo 19 de diciembre hará un año del lanzamiento al espacio de Gaia, el satélite de la Agencia Espacial Europea (ESA) que tiene por objetivo realizar un mapa de nuestra galaxia con una precisión sin precedentes. A lo largo de cinco años, Gaia observará mil millones de estrellas y determinará su posición, su distancia y parámetros físicos como su temperatura o su composición química. El catálogo final elaborado

Ilustración del satélite Gaia cartografiando la Vía Láctea. Imagen: ESA–D. Ducros.

por el satélite contendrá 10.000 veces más estrellas que los catálogos actuales, y sus medidas serán doscientas veces más precisas.

Esta semana investigadores del proyecto Gaia se reúnen en el Edificio Histórico de la UB para el congreso internacional “The Milky Way Unravelled by Gaia” que organiza el equipo Gaia del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB-IEEC). Durante la jornada que finaliza el viernes 5 de diciembre, se está hablando de la ciencia que se llevará a cabo con los datos obtenidos por el satélite Gaia y que servirán para conocer los procesos de formación y evolución de nuestra Galaxia y comprobar la validez de los modelos cosmológicos.

En el encuentro participan el jefe científico de la misión Gaia, Timo Prusti (ESA) i el director del Consorcio de Análisis de Datos de Gaia (DPAC), Anthony Brown (Universidad de Leiden). El comité organizador está liderado por la investigadora de la UB Francesca Figueras (ICCUB-IEEC).

Valoración del primer año de la misión

Gaia ya ha mostrado en este primer año de vida muchas de sus capacidades: todos sus sistemas están funcionando a pleno rendimiento y ya han dado los primeros resultados, como el descubrimiento de siete supernovas. Hasta octubre de 2014, Gaia ha observado unos 12.000 millones de tránsitos (a lo largo de los cinco años de misión cada estrella será observada unas 70 veces de promedio: a cada una de estas observaciones se le llama tránsito), equivalentes a unos 10.000 gigabytes de datos.

Solo en el primer año, el espectrógrafo de velocidades radiales de Gaia ha obtenido más espectros que los que se habían logrado hasta ahora a lo largo de toda la historia de la astronomía.

Cabe destacar también que el buen comportamiento mostrado por los instrumentos del satélite ha hecho posible observar estrellas más débiles de lo inicialmente planeado. Estaba previsto detectar estrellas hasta magnitud 20, y ahora se podrán observar incluso las de magnitud 21, que poseen la mitad de intensidad que las de 20.

Paralelamente y de forma diaria, se analizan los datos buscando posibles alertas científicas, como supernovas, estrellas variables o nuevos objetos del sistema solar.

Comportamientos inesperados del funcionamiento de Gaia

En la fase de puesta a punto del satélite se detectaron algunos comportamientos inesperados, como por ejemplo un exceso de luz difusa de fondo incidente sobre el plano focal. Para explicar este fenómeno, los investigadores apuntan a una mezcla de luz del Sol difractada en los extremos de la sombrilla y de luz proveniente de otros objetos astronómicos que consigue llegar al plano focal. Los efectos de esta luz difusa son despreciables para las estrellas brillantes, mientras que para las estrellas más débiles que observa Gaia supone una pérdida de precisión en las medidas finales. Para mitigar este efecto, se han llevado a cabo algunos cambios tanto en la estrategia de observación a bordo del satélite como en el proceso de análisis de datos en tierra.

Otro problema que se puso de manifiesto fue la presencia de agua helada que se va depositando sobre los espejos del telescopio, lo que hace disminuir su capacidad de transmisión. Según los investigadores, es posible que el agua quedara atrapada en el satélite antes del lanzamiento y hubiera ido emergiendo una vez en el espacio. El calentamiento de los espejos —operación ya prevista en el diseño de la misión— elimina la capa de hielo y deja las superficies ópticas completamente limpias, si bien parece ser que esta operación deberá repetirse varias veces a lo largo de la misión.

No obstante estos imprevistos, el buen funcionamiento de todos los sistemas a lo largo de este primer año de misión confirma que Gaia alcanzará su objetivo de crear un mapa extremadamente preciso de la Vía Láctea.

Análisis de datos

Los primeros meses de la misión, hasta julio, se utilizaron para caracterizar el comportamiento de todos los instrumentos y verificar su funcionamiento (fase de puesta a punto). A partir de julio se inició la adquisición de los primeros datos científicos (fase de operaciones nominales).

El análisis o reducción de los datos de Gaia, una parte del cual realiza el superodenador MareNostrum del Barcelona Supercomputing Center (BSC), es un proceso largo y complejo que dará lugar a un catálogo final de un tamaño cercano al petabyte (un millón de gigabytes). El primer catálogo intermedio resultante está previsto para mediados de 2016, mientras que el catálogo definitivo de la misión se publicará en el año 2022.

Una vez en tierra, los datos deben integrarse en una base de datos y someterse a un procesamiento inicial, primer paso de una larga cadena que finaliza con la obtención de los diversos datos científicos (astrometría, fotometría, velocidades radiales, etc.).

Participación de la UB en la misión Gaia

Los integrantes del grupo Gaia de la UB son miembros del Instituto de Ciencias del Cosmos de la UB y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (ICCUB-IEEC), así como del Departamento de Astronomía y Meteorología de la UB. Este equipo, que participa en la misión desde sus inicios y es responsable del procesamiento inicial de los datos, ha contribuido a la definición de algunos de los instrumentos del satélite y ha liderado el equipo encargado de las simulaciones que han permitido poner a punto el software para procesar los datos.

En paralelo, el equipo está elaborando herramientas para explotar científicamente los datos obtenidos desde la Tierra como complemento a los de Gaia, y lidera la construcción de los catálogos de la misión, tanto los intermedios como el final.

El Centro de Procesamiento de Datos de Barcelona —donde se incluyen el Centro de Servicios Científicos y Académicos de Cataluña (CESCA) y el BSC— proporciona recursos para ejecutar parte de las operaciones durante toda la misión, y ha sido un aliado imprescindible en la simulación de la galaxia y las observaciones para todas las tareas preparatorias y de verificación de la cadena de procesamiento.

Fuente: DICYT