Gaia

Gaia (sonda espacial)

Maqueta de Gaia en el salon du Bourget 2013

Gaia es el nombre de una sonda espacial propuesta por la Agencia Espacial Europea que fue lanzada el 19 de diciembre de 2013 desde Puerto Espacial Europeo en la Guayana Francesa.¹ Gaia es una misión espacial de astrometría, y sucesor de la misión Hipparcos de la ESA. Es una misión incluida dentro del contexto del programa científico a largo plazo ESA Horizon 2000. Gaia se situará en una órbita de Lissajous alrededor del sistema Sol–Tierra, en el punto L2 de Lagrange.²

Gaia obtendrá un catálogo de aproximadamente mil millones de estrellas hasta magnitud 20. Sus objetivos comprenden: (a) medidas astrométricas (o posicionales), determinando las posiciones, distancias y movimiento propio anual de las estrellas, con una precisión de unos 20 µas (microsegundos de arco) a magnitud 15, y 200 µas a magnitud 20; (b) medidas fotométricas, obteniendo observaciones multicolor y multiépoca de cada objeto detectado, y (c) medidas de velocidad radial.

Gaia creará así un mapa tridimensional de las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y más allá, extremadamente preciso. También hará un mapa de sus movimientos, que nos dan pistas sobre el origen y evolución de la Vía Láctea. Las medidas fotométricas proveerán las propiedades físicas detalladas de cada estrella observada, caracterizando su luminosidad, temperatura, gravitación, y la composición en elementos químicos. Este masivo censo estelar proporcionará los datos observacionales básicos para abordar un amplio rango de problemas importantes relacionados con el origen, estructura, y evolución e historia de nuestra Galaxia. Un gran número de cuásares y galaxias, planetas extrasolares, y de cuerpos del sistema solar se podrán medir simultáneamente.

Monitorizará cada una de sus estrellas fuente alrededor de 70 veces en un periodo de 5 años, precisando sus posiciones, distancias, movimientos y cambios en luminosidad. Se espera descubrir cientos de miles de nuevos objetos celestes como planetas extrasolares y enanas marrones. Dentro de nuestro Sistema Solar, Gaia identificará, también, millones de asteroides. Además ofrecerá nuevas pruebas sobre la Teoría de Relatividad General de Albert Einstein.

Despegó a bordo de un lanzador Soyuz en el Puerto espacial de Kourou, en la Guyana Francesa, el 19 de diciembre de 2013. La separación del módulo en el que viajaba el telescopio se produjo a los cuarenta y dos minutos después del despegue.²

Imágenes de la construcción de la sonda espacial Gaia en el laboratorio de la Agencia Espacial Europea en la Guayana Francesa a pocas semanas de su lanzamiento.

Actualizado: 23/12/2013 13:43 horas

Apenas unos minutos después de que las últimas estrellas se desdibujaran del cielo de Kurú, en la Guayana Francesa, comenzaban a rugir los motores del cohete Soyuz-Fregat en el Puerto Espacial Europeo. En el cielo prácticamente despejado, una bola de fuego trazaba el recorrido del lanzador que ha puesto en órbita la sonda Gaia, el sofisticado telescopio de la Agencia Espacial Europea (ESA) que ya va al encuentro de mil millones de esas estrellas, un 1% de las que se calcula hay en nuestra galaxia, para estudiarlas en profundidad.

El cohete Soyuz, en el cielo de Kurú tras el despegue.

“Vole mon petit” (“¡vuela mi pequeño!”), exclamó uno de los trabajadores de la ESA que asistió al lanzamiento de la misión, mientras el cohete se perdía en el horizonte e iniciaba la odisea espacial que le llevará a explorar la Vía Láctea. Eran las 6.12 (10.12, hora peninsular española) cuando culminaba por fin este proyecto que nació hace dos décadas y cuyo objetivo será cartografiar nuestra galaxia en tres dimensiones con la mayor precisión lograda hasta ahora. Tras la tensión y los nervios del despegue, los ingenieros de la Agencia Espacial Europea al fin suspiraban aliviados en la sala de control de la misión.

Cuarenta y dos minutos después del despegue, se producía la separación del módulo en el que se encontraba el telescopio espacial, que viaja ya rumbo a su destino: L2, uno de los cinco “puntos de Lagrange”. Se trata de un lugar donde las fuerzas gravitacionales del Sol, la Tierra y la Luna se encuentran equilibradas, por lo que ofrece un ambiente térmico estable con una radiación moderada, lo que ayudará a que no se deterioren demasiado sus instrumentos, protegidos por un gran parasol que se ha desplegado segundos después de que la nave se separara del cohete Soyuz.

Una compleja maniobra que según relató visiblemente contento Álvaro Giménez, responsable del programa científico de la Agencia Espacial Europea (ESA), “se realizó a la perfección a la primera”. Fue entonces cuando desde el centro de control de Kurú se recibieron por primera vez las señales de contacto de la sonda y los ingenieros celebraron con aplausos el éxito de la misión.

“Es la máquina soñada por los astrofísicos”, aseguró Giménez sobre Gaia, de la que esperan que también descubra muchos otros objetos de nuestra galaxia, como miles de asteroides y planetas fuera de nuestro Sistema Solar.

El coste total de la misión asciende a 750 millones de euros. Pilar Román, delegada del programa científico del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI), precisa que “España ha aportado aproximadamente el 7,5% de este presupuesto, una aportación que, como ocurre con todos los programas espaciales, se ha traducido en contratos para nuestras empresas”.

Según detalla, el retorno para España en esta misión ha sido del 11,5% de los aproximadamente 375 millones que se han dedicado a los contratos industriales (alrededor de la mitad). “Gaia ha sido un buen negocio para España”, asegura Álvaro Giménez, quien defiende que “nuestra sociedad quiere vivir mejor y para eso tenemos que ser más competitivos. La única manera de crecer es teniendo innovación, pues la producción pura y dura la hacen más barata fuera de Europa. Y se crece desarrollando la ciencia, sin conocimiento no hay innovación”, sostiene.

Gaia orbitará alrededor del Sol a una distancia de 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Esta localización especial conocida como punto de Lagrange L2, seguirá su camino con la órbita de la Tierra alrededor del Sol, le tomará aproximadamente un mes llegar a esa posición.³ Gaia observará las estrellas desde esa posición en el espacio que ofrece un ambiente térmico estable, con una eficiencia de observación altísima (porque el Sol, la Tierra y la Luna estarán detrás de los instrumentos de observación) y una radiación moderada. El tiempo de vida operacional se planea que sea de cinco años.

La mayoría de los cien mil millones de estrellas de la Vía Láctea, explican los astrónomos de la Agencia Espacial Europea, nacieron en nuestra galaxia pero muchas otras se originaron en pequeñas galaxias externas que se fusionaron con la nuestra. Con sólo mirar una estrella se puede obtener una gran cantidad de información. Y Gaia observará cada astro unas 70 veces a lo largo de la misión. Unos datos llevan a otros. Averiguando la distancia a la que está los astrónomos pueden calcular su luminosidad y su tamaño, y de esta forma obtener información sobre su naturaleza y edad.

La sonda consta en realidad de dos telescopios que operan conjuntamente y que tienen en total diez espejos rectangulares que recogen y focalizan la luz hacia los tres instrumentos de detección. Uno de estos instrumentos mide las posiciones de las estrellas en el cielo, otro su velocidad y otro proporcionará información sobre el color de los cuerpos celestes para determinar su temperatura, masa y composición química.

Esta comparación de los espejos primarios de los mayores telescopios reflectores en operación desde 1900 permite apreciar el diámetro de este componente óptico en grandes observatorios con relación a Gaia.

La misión espacial Gaia tiene los siguientes objetivos:

• Determinar la luminosidad intrínseca de una estrella requiere el conocimiento de su distancia. Una de las pocas maneras de lograr esto sin supuestos físicos es a través del paralaje estelar. Las observaciones desde la tierra no permiten medir tales paralajes con suficiente precisión, debido a los efectos de la atmósfera y los sesgos instrumentales. Por ejemplo, las variables Cefeidas se utilizan como velas estándar para medir distancias a las galaxias, pero la precisión en su propia medición de distancia es pobre. Por lo tanto, las cantidades que dependen de ellos, como la velocidad de expansión del universo, siguen siendo imprecisos. Midiendo sus distancias con precisión tiene un gran impacto en la comprensión de las otras galaxias y así todo el cosmos.
• Observaciones de los objetos más débiles proporcionarán una visión más completa de la función de luminosidad estelar. Gaia observará mil millones de estrellas y otros cuerpos, lo que representa el 1% de estos organismos en nuestra galaxia la Vía Láctea⁴ Todos los objetos hasta una cierta magnitud deben medirse con el fin de tener muestras imparciales.
• Un gran número de objetos son necesarios para examinar las etapas más rápidas de la evolución estelar. La observación de un gran número de objetos en la galaxia también es importante para entender la dinámica de nuestra galaxia.
• La medición de las propiedades astrométricas y cinemáticas de una estrella es necesaria para entender las diversas poblaciones estelares, especialmente las más distantes.^{5 6 7}

VST saca una foto a Gaia en camino a mil millones de estrellas ⁸

El volumen total de datos que se recuperará de la nave espacial durante la misión de cinco años suponiendo una tasa de datos comprimidos nominal de 1 Mbit/s es de aproximadamente 60 TB, que asciende a unos 200 TB de datos descomprimidos utilizables en la tierra, almacenados en la base de datos de InterSystems Caché. La responsabilidad del procesamiento de datos, en parte financiado por la ESA, ha sido confiado a un consorcio europeo (el Consorcio de Procesamiento y Análisis de Datos, o DPAC) después de que su propuesta haya sido seleccionada después del Anuncio de Oportunidad de la ESA lanzado en noviembre de 2006. El financiación de DPAC es proporcionada por los países participantes y se ha asegurado hasta que la producción del catálogo final de Gaia prevista para 2020.

Gaia enviará datos durante unas ocho horas todos los días a las 5 Mbit/s. Dos de las estaciones de ESA más sensibles en la tierra, Cebreros, España y Nueva Norcia, Australia, con platos de radio de un diámetro de 35m, recibirán los datos ^{9 10}

La sonda espacial Gaia que la Agencia Espacial Europea (ESA) enviará al espacio este mismo año censará mil millones de estrellas dentro de nuestra galaxia, determinando con precisión su magnitud, posición, distancia y movimiento. Un catálogo sin precedentes que permitirá crear el mayor y más preciso mapa tridimensional de la Vía Láctea, lo que ampliará nuestros conocimientos sobre su composición, formación y evolución. Para ello, la potente cámara del satélite observará cada uno de los astros más de 70 veces a lo largo de los cinco años que durará su misión, según anuncia la ESA en su página Web en español. Todo apunta a que la misión Gaia descubrirá cientos de miles de nuevos objetos celestes en la Vía Láctea y, dentro del Sistema Solar, podrá catalogar cientos de miles de asteroides.

Un diagrama  del  modulo  de carga  útil  de  Gaia.

El instrumental de Gaia es tan preciso que, si estuviese en la Tierra, sería capaz de medir el pulgar de una persona situada en la superficie de la Luna. Los datos que la sonda vaya recopilando serán enviados a nuestro planeta mediante un transmisor muy eficiente que requerirá muy poca potencia, menos que una bombilla convencional de 100 W. A pesar de ello, será capaz de enviar datos a gran velocidad (cerca de 5 Mbit/s) desde su posición orbital a un millón y medio de kilómetros de la Tierra. Para recibir su señal se utilizarán las estaciones de seguimiento más potentes de la ESA: la antena de Cebreros, de 35 metros de diámetro, situada en Ávila, y la de Nueva Norcia, en Australia. –NGM-E

Gaia  ha  tenido  un  pequeño  problema:  clave  entre  ellos  son  un  fondo  de  aumento  observado en  el  montaje  de  plano  focal  de  Gaia 1, debido  a  la  luz  externa  que  entra  en  el  satélite  y la transmisión  reducida  de  la  óptica  del  telescopio  ,  en  un  esfuerzo  por  comprender  ambos problemas  ,  la  mayor  parte  del  trabajo  de  diagnostico  se  ha  centrado  en  la  contaminación debido  a  las  pequeñas  cantidades  de  agua  atrapadas  en  la  nave  espacial  antes  de  su lanzamiento  …  si  …  leyó  bien  …que  ha  tenido  una  especie  de  desgasificación    ahora  que Gaia  esta  en  el  vacío.

El  vapor  de  agua  se  congela  en  forma  de  hielo  en  las  superficies  frías y  como  la  carga  útil de  Gaia  se   encuentra  a  temperaturas  entre -100 y  –  150  grados  en  la  oscuridad  detrás  del gran  parasol,  que  es  donde  termina  ,  incluso  en  los  espejos  de  los telescopios,  el  hielo se llevó  inicialmente  a  una  disminución  significativa  en  la  transmisión  global  de  la  óptica, pero este  problema  se  resolvió  con  éxito  mediante  el  uso   de  calentadores  en  los  espejos  de Gaia y  el  plano  focal  para  eliminar  el  hielo, antes  de  dejar  que  se  enfríen  a  temperatura  de funcionamiento  de  nuevo.

Se  esperaba  un  poco  de  hielo  en  los  espejos, –  es  por  eso  que  los  espejos  están  equipados con  calentadores  – pero  la  cantidad  detectada  fue  mayor  de  lo  esperado  , se  prevén  futuras campañas  de  descontaminación  para  mantener  el  problema  bajo  control  de  transmisión usando  un  procedimiento  de  calentamiento  mucho  mas  ligero  para  minimizar  cualquier efecto perturbador  sobre  la  estabilidad  térmica  de  la  nave  espacial, en  cuanto  a  la  luz  externa  el análisis  de  los  datos  de  prueba  indica  que  es  una  mezcla  de  la  luz  del  Sol  de  difracción sobre  el  borde  de  la  visera  y  las  fuentes  mas  brillantes  en  el  cielo  de  la  noche  en  el  lado de  la  carga  útil, tanto  que  se  dispersa  en  el  plano focal.

Este  es  un  diagrama  que  muestra  el  sistema óptico  de  Gaia, con  los  distintos  conjuntos  de espejos  situados  en  el  toroide de  carburo  de silicio,  la  cámara  CCD    se  aprecia  abajo  a  la derecha, a  diferencia  de  los  espejos y  el  plano focal, la  capa  térmica  no  tiene  ningún calentador,  por  lo  que  las  soluciones alternativas  tenia que ser  explorado, una  de  las opciones  analizadas  en  detalle  implicaría modificar  la  actitud  de  la  nave  espacial   para   permitir  que  la  luz  del  Sol  para  entrar directamente  en  la  capa  térmica  con el  fin  de eliminar  el  hielo  que  podrían  estar  allí ,  la  luz parásita   aumenta  el  fondo detectado  por  Gaia y  por  lo  tanto  el  ruido  asociado  ,  el  impacto es  mayor  para  las  estrellas  mas  débiles,  donde  el  ruido  asociado a  la  propia  luz  estelar  es comparable  a  la  del  fondo.

Pero  no  hay  un  impacto  mínimo  en  los  mas  brillantes,  para  el  cual  el  fondo  es  una   fracción  insignificante  del  flujo  total,  esperemos  que  no  se  complique  mas, hay que entender que  cuando  aparecen  problema,  todo  se  retrasa,  también  los  resultados  preliminares  de  las pruebas  de  los  instrumentos  de  Gaia.

La sonda espacial Gaia, de la Agencia Espacial Europea (ESA), completó el pasado mes de agosto su primer año de observaciones científicas desde su ubicación, el denominado punto L2 de Lagrange, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra.

El satélite fue lanzado en diciembre de 2013 desde el puerto espacial de la Guyana Francesa y, tras seis meses de pruebas, inició sus operaciones científicas en julio de 2014. Durante los primeros 28 días el satélite escaneó el cielo para obtener todos los datos necesarios para su óptima calibración y, finalmente, el 21 de agosto pudo empezar a escanear el cielo con la mayor cobertura posible y a máxima resolución.

El objetivo de Gaia es cien por cien astrométrico: su misión es inventariar aproximadamente mil millones de estrellas para crear un mapa tridimensional de las estrellas de la Vía Láctea. Hasta el momento ha registrado 272.000 millones de medidas astrométricas y de posición, 54.400 millones de datos fotométricos o de brillo y 5.400 millones de espectros. Ha generado tal cantidad de datos que se ha tenido que organizar un equipo de científicos y expertos en informática y desarrollo de software que, desde toda Europa, coordinan la tarea de estudiarlos y clasificarlos.

Pero a la sonda espacial le quedan todavía cuatro años de vida operativa, así que hay trabajo para rato. Un descomunal aluvión de datos astronómicos que ayudarán a saber mucho más acerca de los cuerpos celestes que conforman nuestro vecindario galáctico. Por un lado, a conocer más a fondo a algunos de los ya conocidos y, por otro, a descubrir miles de objetos que nunca antes habíamos podido distinguir en el firmamento.

Gaia: registro de más de mil millones de estrellas para un singular mapa en 3D de nuestra galaxia

Gaia es una misión mundial de astrometría espacial y la sucesora de la misión Hipparcos de ESA. El ingenio espacial, que forma parte del programa científico a largo plazo de ESA, ha sido construido por Airbus Defence and Space y fue lanzado el 19 de diciembre de 2013 a bordo de un cohete Soyuz.

Se colocó Gaia en órbita alrededor del Sol, a un millón y medio de kilómetros más allá de la Tierra, en el punto de Lagrange L2 del sistema Sol-Tierra.

La “cosecha” científica resultante de Gaia es de casi inconcebible amplitud e importancia. Se espera que descubra cientos de miles de nuevos cuerpos celestes.

Dentro de nuestro propio sistema solar, Gaia debe identificar decenas de miles de asteroides y cometas. Mucho más allá de nuestro “vecindario” solar, para cuando haya terminado su misión, deberán haberse descubierto unos 20.000 exoplanetas de masa similar a la de Júpiter.

Esta cifra es diez veces superior a la de exoplanetas conocidos cuando se lanzó Gaia. Gracias a su precisión de medida sin precedentes, por vez primera se cartografiará nuestra galaxia en tres dimensiones. Elaborará un censo de mil millones de estrellas de nuestra galaxia, siguiendo cada una de sus estrellas objetivos unas 80 veces a lo largo de un período de cinco años, registrando con precisión sus distancias, movimientos y cambios en brillo. Proporcionará información detallada de la evolución y de la formación estelar. Aclarará la historia del origen y formación de nuestra galaxia. Entre otras aportaciones científicas adicionales se encuentran una exhaustiva recopilación de objetos que van desde un millón de galaxias en el Universo cercano a 500.000 cuásares lejanos.

También aportará estrictas pruebas para la teoría de la relatividad general y una cartografía detallada de la distribución de la materia oscura en las galaxias. El ingenio emplea el concepto de astronomía global demostrado con éxito en Hipparcos, que también fuera construido por Airbus Defence and Space y que hizo un satisfactorio mapa de 100.000 estrellas tras su lanzamiento en 1989. Gaia está equipado con una carga útil de última generación que incorpora el telescopio más sensible creado hasta la fecha. Esta tecnología de vanguardia aprovecha la exhaustiva experiencia de Airbus Defence and Space, sobre todo en telescopios de carburo de silicio (SiC), utilizados en Herschel y en el instrumento Aladin, además de en tres satélites de observación de la Tierra (Formosat, Theos y ALSAT-2). La precisión de medición de Gaia es tal que si estuviera sobre la Luna podría medir la uña del pulgar de una persona en la Tierra.

La fase de puesta en servicio de Gaia concluyó formalmente el 18 de julio de 2014 cuando los miembros del consejo de evaluación de puesta en servicio en órbita para la misión confirmaron la aptitud de los segmentos espacial y terreno para el comienzo de su funcionamiento de rutina.

El consejo de evaluación señaló que, considerando su rendimiento presente, se espera que la amplia mayoría de los objetivos científicos esperados para Gaia se logren a los 11 meses de su lanzamiento. El “ojo” de Gaia ya ha observado 10.000 millones de tránsitos que han llevado a la captura de 100.000 millones de imágenes astrométricas, 20.000 millones de imágenes fotométricas y más de 3.000 millones de imágenes espectroscópicas. Además de ciertas mejoras adicionales, Gaia ya ha demostrado su capacidad de alcanzar en un solo día el rendimiento astrométrico (1 milisegundo de arco) que su predecesor Hipparcos logró tras la totalidad de su misión de cuatro años de duración. Gaia ha demostrado cuán increíblemente sensible es: capaz de notar el movimiento de rotación de la galaxia con sólo tres meses de mediciones de posiciones estelares. Tal duración es poco mayor que la milmillonésima del período de rotación galáctica del Sol (240 millones de años). A finales de agosto 2014 Gaia descubrió también su primera supernova, una explosión estelar en otra galaxia muy, muy lejana… a unos 500 millones de años luz.

La comunidad científica está esperando con sumo interés el primer catálogo intermedio de estrellas, que se espera para verano de 2016.

Ya ha reconocido toda la fantástica labor que ESA y Airbus Defence and Space han puesto en la construcción, lanzamiento y puesta en servicio de Gaia.

Sonda Gaia llegó al punto desde donde cartografiará la Vía Láctea

El aparato se encuentra a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, desde donde capturará imágenes para cartografiar la Vía Láctea en tres dimensiones y ofrecer un mapa de mil millones de estrellas.

08 de enero del 2014 – 7:18 AM

La sonda espacial Gaia, el telescopio más complejo construido en Europa, ha llegado al llamado punto “L2”, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, desde donde capturará imágenes para cartografiar la Vía Láctea en tres dimensiones y ofrecer un mapa de mil millones de estrellas.

Ese ingenio técnico de la Agencia Espacial Europea (ESA) lleva viajando por el espacio desde el pasado 19 de diciembre, cuando despegó en un cohete ruso Soyuz desde el Centro Espacial Europeo de Kurú, en la Guayana francesa.

Gaia hizo hoy una “maniobra crítica” para situarse en uno de los conocidos como puntos de Lagrange, es decir, los lugares del sistema solar donde un objeto puede mantenerse en órbita estacionaria respecto a la Tierra y el Sol, informó la ESA en un comunicado.

Los ingenieros ultiman los preparativos para el lanzamiento de Gaia en el Puerto Espacial Europeo de Kurú. ESA

No obstante, la sonda aún efectuará una maniobra de corrección la próxima semana y en los próximos meses empezará a enviar información a la Tierra para comprobar que todos sus aparatos funcionan correctamente.

Superada esa fase, la sonda comenzará su misión de cinco años, en la que analizará hasta 70 veces cada una de las mil millones de estrellas de las que aportará información como su posición, su temperatura, luminosidad, composición y distancia respecto a la Tierra.

En total, Gaia analizará el uno por ciento de las estrellas de nuestra galaxia y aportará un primer catálogo provisional dentro de dos años, aunque los científicos tendrán que esperar cerca de una década para disponer de un atlas definitivo.