Última luz estelar para la pionera misión Gaia

El satélite Gaia, el proyecto de la Agencia Espacial Europea (ESA) para cartografiar la Vía Láctea, ha completado la fase de escaneo del cielo en una misión que ha recopilado más de tres billones de observaciones de unos dos mil millones de estrellas y otros objetos a lo largo de la última década. Este trabajo ha transformado nuestra comprensión de la galaxia y de nuestro entorno cósmico. Desde el principio, la misión ha contado con la participación de un equipo de astrónomos e ingenieros del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica de la Universidad de Barcelona (UB), el Instituto de Ciencias del Cosmos de la UB (ICCUB) y el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

El combustible de Gaia, que fue lanzado el 19 de diciembre de 2013, está a punto de agotarse: utiliza unos diez gramos de gas al día para seguir girando con precisión milimétrica. Pero esto dista mucho de ser el final de la misión: se han programado pruebas tecnológicas para las próximas semanas antes de que Gaia se traslade a su órbita de retirada, y están previstas dos publicaciones de datos en 2026 y a finales de esta década, la llamada DR4 y el catálogo final, DR5.

Carole Mundell, directora científica de la ESA, manifiesta que «hoy finalizan las observaciones científicas, y celebramos esta increíble misión que ha superado todas nuestras expectativas, ya que ha durado casi el doble de su vida útil inicialmente prevista».

«El valioso conjunto de datos recogidos por Gaia nos ha proporcionado conocimientos únicos sobre el origen y la evolución de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y también ha transformado la astrofísica y la ciencia del sistema solar en formas que aún no hemos comprendido plenamente», continúa Mundell. «Gaia ha sido posible gracias a la excelencia europea única en astrometría y dejará un legado duradero para las generaciones futuras».

Xavier Luri, catedrático del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica, director del ICCUB y miembro del IEEC, destaca que «el equipo Gaia de la UB ha trabajado en la misión desde sus inicios, hacia 1997». «Desde entonces, ha participado en todas sus fases, desde la definición del caso científico y el diseño industrial hasta el procesado de datos y explotación científica», continúa. «Ahora, aunque Gaia termina sus observaciones, quedan por delante varios años de trabajo para procesar completamente el total de los datos recogidos durante estos años y publicar dos entregas de datos adicionales (DR4 y DR5)».

Gaia proporciona el mejor mapa de la Vía Láctea

Gaia ha cartografiado las posiciones, distancias, movimientos, cambios de brillo, composición y otras numerosas características de las estrellas observándolas repetidamente a lo largo de la misión con sus tres instrumentos. Esto le ha permitido lograr su principal objetivo: elaborar el mapa más extenso y preciso de la Vía Láctea, mostrándonos nuestra galaxia como ninguna otra misión lo ha hecho antes.

Gracias a ello podemos también disponer de la mejor imagen reconstruida de cómo se vería nuestra galaxia para un observador externo (ver imagen principal). Esta nueva impresión artística de la Vía Láctea se ha generado incorporando datos de Gaia procedentes de multitud de publicaciones de la última década.

Stefan Payne-Wardenaar, experto en visualización de datos del Instituto Max Planck de Astronomía (Alemania), explica que «contiene cambios importantes respecto a modelos anteriores porque Gaia ha cambiado nuestra percepción de la Vía Láctea; incluso se han revisado ideas básicas, como la rotación de la barra central de nuestra galaxia, la deformación del disco, la estructura detallada de los brazos espirales y el polvo interestelar cerca del Sol».

No obstante, Payne-Wardenaar apunta que «aun así, nuestro conocimiento sobre las partes más distantes de la Vía Láctea sigue considerándose conjeturas basadas en datos incompletos. Con las futuras publicaciones de datos de Gaia, nuestra visión de la Vía Láctea será aún más precisa».

La máquina descubridora de la década

Las repetidas mediciones de Gaia de las distancias, movimientos y características estelares son clave para realizar arqueología galáctica de nuestra Vía Láctea, ya que revelan los eslabones perdidos en la compleja historia de nuestra galaxia con el fin de ayudarnos a entender nuestros orígenes. Gaia está reescribiendo la historia de la Vía Láctea y haciendo predicciones sobre su futuro: desde la detección de fantasmas de otras galaxias y de múltiples estelas de estrellas antiguas que se fusionaron con la Vía Láctea en sus primeros años de historia hasta el hallazgo de pruebas de una colisión actual con la galaxia enana de Sagitario.

Durante el proceso de observación de las estrellas de nuestra propia galaxia, Gaia también ha detectado otros objetos, como asteroides en el patio trasero de nuestro sistema solar o galaxias y cuásares —los centros brillantes y activos de las galaxias alimentados por agujeros negros supermasivos— fuera de la Vía Láctea.

Por ejemplo, Gaia ha proporcionado órbitas con una precisión sin precedentes de más de 150.000 asteroides, y sus mediciones son de tal calidad que permiten descubrir posibles lunas alrededor de cientos de ellos. También ha creado el mapa tridimensional más extenso hasta la fecha, de cerca de 1,3 millones de cuásares, en el que los más lejanos ya brillaban cuando el universo apenas tenía 1.500 millones de años.

Además, Gaia ha descubierto una nueva clase de agujeros negros, entre los que se encuentra uno con una masa de casi 33 veces la masa del Sol, escondido en la constelación de Aquila, a menos de 2.000 años luz de la Tierra. Es la primera vez que se observa un agujero negro de origen estelar tan grande dentro de la Vía Láctea.

Más ciencia innovadora en camino

Los equipos científicos y de ingeniería de Gaia ya están trabajando a pleno rendimiento en los preparativos de la cuarta publicación de datos de Gaia (DR4), prevista para 2026. El volumen y la calidad de los datos mejoran con cada publicación, y Gaia DR4, con un tamaño estimado de 550 terabytes, no será una excepción. Se utilizarán los primeros 5 años y medio de la misión para este análisis, lo que corresponde a la duración originalmente prevista.

Gaia DR4 ampliará su catálogo de estrellas binarias, el más extenso de este tipo hasta la fecha. El satélite tiene una capacidad única para detectar los minúsculos movimientos de pares de objetos celestes que orbitan próximos entre sí, y ya ha detectado compañeros previamente ocultos alrededor de estrellas brillantes.

En este contexto, la última observación dirigida de Gaia el 10 de enero fue de la pareja binaria 61 Cygni. Esta estrella emblemática atrajo la atención de los astrónomos del siglo XIX y permitió obtener algunas de las primeras mediciones de movimiento propio y paralaje, técnicas utilizadas por Gaia en unos dos mil millones de estrellas.

El número de exoplanetas descubiertos por Gaia también aumentará en las próximas publicaciones de datos, gracias a la mayor cantidad de observaciones disponibles, que facilitan la detección de estrellas bamboleantes, cuyo movimiento se ve afectado ligeramente por la acción de planetas en órbita.

Rocío Guerra, coordinadora de Operaciones Científicas de Gaia en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de la ESA, cerca de Madrid (España ), explica que «en los próximos meses, los equipos encargados del procesamiento científico intensificarán sus preparativos para la quinta y última publicación de datos a finales de esta década, que abarcará los 10 años y medio completos de la misión».

«Con esto concluirá el inmenso esfuerzo coordinado entre cientos de expertos del Centro de Operaciones Científicas de la ESA aquí, en el ESAC; del equipo de operaciones de la misión que controla el satélite desde el Centro Europeo de Operaciones Espaciales de la ESA, en Alemania, y el enorme consorcio de especialistas en procesamiento de datos», continúa Guerra. «Juntos han asegurado el buen funcionamiento de esta magnífica misión durante tanto tiempo».

El plan de retirada de Gaia

Si bien hoy finalizan las observaciones científicas, en los próximos meses se realizarán varias pruebas tecnológicas con Gaia. El objetivo de estas es mejorar aún más las calibraciones de Gaia, conocer mejor el comportamiento de determinadas tecnologías tras diez años en el espacio e incluso ayudar a diseñar futuras misiones espaciales.

Tras varias semanas de pruebas, Gaia abandonará su órbita actual en torno al punto 2 de Lagrange, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra en dirección opuesta al Sol, para situarse en su órbita heliocéntrica definitiva, lejos de la esfera de influencia de la Tierra. El satélite será apagado el 27 de marzo de 2025, para evitar cualquier daño o interferencia con otros satélites.

Durante las pruebas tecnológicas, la orientación de Gaia cambiará y será temporalmente varias magnitudes más brillante. Esto facilitará enormemente su observación con pequeños telescopios, aunque no será visible a simple vista. Se ha elaborado una guía para localizar el satélite en ese momento y se invita a los astrónomos aficionados a que compartan sus observaciones.

Uwe Lammers, responsable de la misión Gaia, declara que «Gaia nos obsequiará con este último regalo de despedida, brillando entre las estrellas antes de su merecida jubilación».

Nota de prensa elaborada en colaboración con la Universidad de Barcelona.

Sobre el IEEC

El Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promueve y coordina la investigación y el desarrollo tecnológico espacial en Cataluña en beneficio de la sociedad. El IEEC fomenta las colaboraciones tanto a nivel local como mundial, y es un eficiente agente de transferencia de conocimiento, innovación y tecnología. Como resultado de más de 25 años de investigación de alta calidad, llevada a cabo en colaboración con las principales organizaciones internacionales, el IEEC se encuentra entre los mejores centros de investigación internacionales, centrados en áreas como: astrofísica, cosmología, ciencias planetarias y observación de la Tierra. La división de ingeniería del IEEC desarrolla instrumentación para proyectos terrestres y espaciales, y tiene una amplia experiencia trabajando con organizaciones privadas y públicas del sector aeroespacial y otros sectores de innovación.

El IEEC es una fundación del sector público sin ánimo de lucro, fundada en febrero de 1996. Está regida por un Patronato compuesto por la Generalitat de Catalunya, la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). El IEEC es también un centro CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).