Última llum estel·lar per a la pionera missió Gaia

El satèl·lit Gaia, el projecte de l’Agència Espacial Europea (ESA) per cartografiar la Via Làctia, ha conclòs la fase d’escombratge del cel en una missió que ha recollit més de tres bilions d’observacions d’uns dos mil milions d’estrelles i altres objectes durant l’última dècada. Aquest treball ha transformat la nostra comprensió de la galàxia i del nostre entorn còsmic. La missió compta des del principi amb la participació d’un equip d’astrònoms i enginyers del Departament de Física Quàntica i Astrofísica de la Universitat de Barcelona (UB), l’Institut de Ciències del Cosmos de la UB (ICCUB) i l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

El combustible del Gaia, que es va enlairar el 19 de desembre de 2013, està a punt d’esgotar-se: utilitza uns deu grams de gas al dia per continuar girant amb precisió mil·limètrica. Ara bé, això és molt lluny ser el final de la missió: s’han programat proves tecnològiques per a les pròximes setmanes, abans que el Gaia es traslladi a la seva òrbita de retirada, i també estan previstes dues publicacions de dades el 2026 i al final d’aquesta dècada: l’anomenada DR4 i el catàleg final, DR5.

Carole Mundell, directora científica de l’ESA, manifesta que «avui acaben les observacions científiques, i celebrem aquesta increïble missió, que ha superat totes les expectatives, ja que ha durat gairebé el doble de la vida útil prevista inicialment».

La científica reconeix que «el valuós conjunt de dades que ha recollit el Gaia ens ha proporcionat coneixements únics sobre l’origen i l’evolució de la nostra galàxia, la Via Làctia, i també ha transformat l’astrofísica i la ciència del sistema solar en formes que encara no hem entès plenament». «La missió Gaia ha estat possible gràcies a l’excel·lència europea única en astrometria i deixarà un llegat durador per a les generacions futures», admet Mundell.

Xavier Luri, catedràtic del Departament de Física Quàntica i Astrofísica, director de l’ICCUB i membre de l’IEEC, destaca que «l’equip Gaia de la UB i l’IEEC ha treballat en la missió des dels inicis, cap al 1997». «Des de llavors, ha participat en totes les fases, des de la definició del cas científic i el disseny industrial fins al processament de dades i explotació científica», continua. «Ara, tot i que el Gaia acaba les observacions, queden diversos anys de treball per processar completament el total de les dades recollides durant aquest període i publicar dos lliuraments de dades addicionals (DR4 i DR5)».

El Gaia proporciona el millor mapa de la Via Làctia

El satèl·lit Gaia ha cartografiat les posicions, les distàncies, els moviments, els canvis de lluentor, la composició i altres nombroses característiques de les estrelles que ha observat repetidament al llarg de la missió amb els seus tres instruments. Això li ha permès aconseguir l’objectiu principal: elaborar el mapa més extens i precís de la Via Làctia, que ens mostra la galàxia com cap altra missió ha fet abans. Gràcies a això, també podem disposar de la millor imatge reconstruïda sobre com un observador extern veuria la nostra galàxia (veure imatge principal). Aquesta nova impressió artística de la Via Làctia s’ha generat incorporant dades del projecte Gaia procedents de multitud de publicacions de l’última dècada.

Stefan Payne-Wardenaar, expert en visualització de dades de l’Institut Max Planck d’Astronomia (Alemanya), explica que «conté canvis importants respecte a models anteriors, perquè la missió Gaia ha modificat la percepció que teníem de la Via Làctia; fins i tot, s’han revisat idees bàsiques, com la rotació de la barra central de la galàxia, la deformació del disc, l’estructura detallada dels braços espirals i la pols interestel·lar a prop del Sol». No obstant això, Payne-Wardenaar apunta que, «així i tot, el nostre coneixement sobre les parts més distants de la Via Làctia encara considera conjectures basades en dades incompletes. Amb les futures publicacions de dades del projecte Gaia, la visió que tenim de la Via Làctia serà encara més precisa».

La màquina descobridora de la dècada

Els repetits mesuraments del Gaia de les distàncies, els moviments i les característiques estel·lars són clau per fer arqueologia galàctica de la Via Làctia, ja que revelen les baules perdudes en la complexa història de la galàxia, amb la finalitat d’ajudar-nos a entendre els nostres orígens. El projecte Gaia està reescrivint la història de la Via Làctia i fa prediccions sobre el seu futur: des de la detecció de fantasmes d’altres galàxies i de múltiples rastres d’estrelles antigues que es van fusionar amb la Via Làctia en els primers anys d’història fins a la troballa de proves d’una col·lisió actual amb la galàxia nana de Sagitari.

Durant el procés d’observació de les estrelles de la galàxia, el Gaia també ha detectat altres objectes, com asteroides a la part posterior del nostre sistema solar o galàxies i quàsars —els centres brillants i actius de les galàxies alimentats per forats negres supermassius— fora de la Via Làctia. Per exemple, el Gaia ha proporcionat òrbites amb una precisió sense precedents de més de 150.000 asteroides, i els mesuraments són de tanta qualitat que permeten descobrir possibles llunes al voltant de centenars d’aquests objectes. També ha creat el mapa tridimensional més extens fins avui, de prop d’1,3 milions de quàsars, en el qual els més llunyans ja brillaven quan l’univers a penes tenia 1.500 milions d’anys.

A més, el Gaia ha descobert una nova classe de forats negres, entre els quals n’hi ha un amb una massa de gairebé trenta-tres vegades la massa del Sol, amagat en la constel·lació d’Aquila, a menys de 2.000 anys llum de la Terra. És la primera vegada que s’observa un forat negre d’origen estel·lar tan gran dins de la Via Làctia.

Més ciència innovadora en camí

Els equips científics i d’enginyeria del projecte Gaia ja estan treballant a ple rendiment en els preparatius de la quarta publicació de dades de la missió Gaia (DR4), prevista per al 2026. El volum i la qualitat de les dades milloren amb cada publicació, i Gaia DR4, amb una mida estimada de 550 terabytes, no en serà una excepció. S’utilitzaran els primers cinc anys i mig de la missió per a aquesta anàlisi, la qual cosa correspon a la durada prevista originalment.

El Gaia DR4 ampliarà el seu catàleg d’estrelles binàries, el més extens d’aquest tipus fins avui. El satèl·lit té una capacitat única per detectar els minúsculs moviments de parells d’objectes celestes que orbiten pròxims entre si, i ja ha detectat companys prèviament ocults al voltant d’estrelles brillants.

En aquest context, l’última observació dirigida del Gaia, el 10 de gener, va ser de la parella binària 61 Cygni. Aquesta estrella emblemàtica va atreure l’atenció dels astrònoms del segle XIX i va permetre obtenir alguns dels primers mesuraments de moviment propi i paral·laxi, tècniques utilitzades pel Gaia en uns dos mil milions d’estrelles.

El nombre d’exoplanetes que ha descobert el Gaia també augmentarà en les pròximes publicacions de dades, gràcies a l’increment d’observacions disponibles, que faciliten la detecció d’estrelles oscil·lants, el moviment de les quals es veu afectat lleugerament per l’acció de planetes en òrbita.

Rocío Guerra, coordinadora d’operacions científiques del projecte Gaia al Centre Europeu d’Astronomia Espacial (ESAC) de l’ESA, prop de Madrid, explica que «els pròxims mesos els equips encarregats del processament científic intensificaran els preparatius per a la cinquena i última publicació de dades, a la fi d’aquesta dècada, que recollirà els deu anys i mig complets de la missió». «Amb això, conclourà l’immens esforç coordinat entre centenars d’experts del Centre d’Operacions Científiques de l’ESA aquí, a l’ESAC; de l’equip d’operacions de la missió que controla el satèl·lit des del Centre Europeu d’Operacions Espacials de l’ESA, a Alemanya, i l’enorme consorci d’especialistes en processament de dades», continua Guerra. «Junts han assegurat el bon funcionament d’aquesta magnífica missió durant tot aquest temps».

El pla de retirada del Gaia

Si bé avui acaben les observacions científiques, en els pròxims mesos es duran a terme diverses proves tecnològiques amb el satèl·lit Gaia. L’objectiu és millorar encara més els calibratges del Gaia, conèixer millor el comportament de determinades tecnologies després de deu anys a l’espai i, fins i tot, ajudar a dissenyar futures missions espacials.

Al cap de diverses setmanes de proves, el Gaia abandonarà la seva òrbita actual entorn del punt 2 de Lagrange, a 1,5 milions de quilòmetres de la Terra en direcció oposada al Sol, per situar-se en la seva òrbita heliocèntrica definitiva, lluny de l’esfera d’influència de la Terra. El satèl·lit s’apagarà el 27 de març de 2025, per evitar qualsevol perjudici o interferència amb altres satèl·lits.

Durant les proves tecnològiques, l’orientació del Gaia canviarà i serà, de manera temporal, diverses magnituds més brillant. Això facilitarà en gran manera que es pugui observar amb petits telescopis, encara que no serà visible a simple vista. S’ha elaborat una guia per localitzar el satèl·lit en aquest moment i es convida els astrònoms aficionats a compartir les observacions.

Uwe Lammers, responsable de la missió Gaia, declara que «el Gaia ens obsequiarà amb aquest últim regal de comiat, brillant entre les estrelles abans de la seva merescuda jubilació».