Il 19 dicembre 2013, l'Agenzia spaziale europea (ESA) Gaia i veicoli spaziali sono saliti nello spazio con una delle missioni più ambiziose di sempre. Nel corso della missione pianificata di 5 anni (che è stata recentemente estesa), questo osservatorio spaziale avrebbe mappato oltre un miliardo di stelle, pianeti, comete, asteroidi e quasar al fine di creare il catalogo 3D più grande e preciso della Via Lattea di sempre creato.
La prima versione di Gaia i dati, che si sono svolti a settembre 2016, contenevano le distanze e i movimenti di oltre due milioni di stelle. Ma il secondo rilascio di dati, che ha avuto luogo il 25 aprile 2018, è ancora più impressionante. Sono inclusi nel rilascio le posizioni, gli indicatori di distanza e i movimenti di oltre un miliardo di stelle, asteroidi all'interno del nostro Sistema Solare e persino stelle oltre la Via Lattea.
Mentre il primo rilascio di dati si basava su osservazioni di poco più di un anno, il nuovo rilascio di dati copre un periodo di circa 22 mesi, che si è svolto dal 25 luglio 2014 al 23 maggio 2016. L'analisi preliminare di questi dati ha rivelato bene dettagli su 1,7 miliardi di stelle nella Via Lattea e su come si muovono, il che è essenziale per capire come la nostra galassia si è evoluta nel tempo.
Come ha spiegato Günther Hasinger, direttore scientifico dell'ESA, in un recente comunicato stampa dell'ESA:
“Le osservazioni raccolte da Gaia stanno ridefinendo le basi dell'astronomia. Gaia è una missione ambiziosa che si basa su un'enorme collaborazione umana per dare un senso a un grande volume di dati altamente complessi. Dimostra la necessità di progetti a lungo termine per garantire progressi nella scienza e tecnologia spaziale e per realizzare missioni scientifiche ancora più audaci nei prossimi decenni.“
La precisione di GaiaGli strumenti hanno permesso misurazioni così accurate che è stato possibile separare la parallasse delle stelle - lo spostamento apparente causato dall'orbita terrestre attorno al Sole - dai loro movimenti attraverso la galassia. Degli 1,7 miliardi di stelle catalogate, sono stati misurati ed elencati la parallasse e la velocità (alias movimento proprio) di oltre 1,3 miliardi.
Per circa il 10% di questi, le misurazioni della parallasse erano così accurate che gli astronomi possono stimare direttamente le distanze dalle singole stelle. Come ha spiegato Anthony Brown dell'Università di Leida, che è anche presidente del consiglio esecutivo del consorzio Gaia Data Processing and Analysis:
“Il secondo rilascio di dati Gaia rappresenta un enorme balzo in avanti rispetto all'ESA‘s satellite Hipparcos, Gaia‘Il predecessore e la prima missione spaziale per l'astrometria, che ha esaminato 118000 stelle quasi trenta anni fa… Il solo numero di stelle da solo, con le loro posizioni e movimenti, renderebbe Gaia‘s nuovo catalogo già abbastanza sorprendente. Ma c'è di più: questo catalogo scientifico unico include molti altri tipi di dati, con informazioni sulle proprietà delle stelle e di altri oggetti celesti, rendendo questa versione davvero eccezionale.“
Oltre ai movimenti propri delle stelle, il catalogo fornisce informazioni su una vasta gamma di argomenti che interesseranno astronomi e astrofisici. Questi includono misurazioni di luminosità e colore di quasi tutti gli 1,7 miliardi di stelle catalogate, nonché informazioni su come la luminosità e il colore cambiano nel tempo per mezzo milione di stelle variabili.
Contiene inoltre le velocità lungo la linea di vista di sette milioni di stelle, le temperature superficiali di circa 100 milioni e l'effetto della polvere interstellare su 87 milioni. I dati di Gaia contengono anche informazioni sugli oggetti nel nostro Sistema Solare, che include le posizioni di 14.000 asteroidi noti (che consentiranno la determinazione precisa delle loro orbite).
Oltre la Via Lattea, Gaia ottenuto misurazioni più accurate delle posizioni di mezzo milione di quasar distanti: galassie luminose che emettono enormi quantità di energia a causa della presenza di un buco nero supermassiccio nei loro centri. In passato, i quasar sono stati usati come cornice di riferimento per le coordinate celesti di tutti gli oggetti nel Gaia catalogo basato su onde radio.
Tuttavia, queste informazioni saranno ora disponibili per la prima volta alle lunghezze d'onda ottiche. Questo e altri sviluppi resi possibili da Gaia, potrebbe rivoluzionare il modo in cui studiamo la nostra galassia e l'Universo. Come ha affermato Antonella Vallenari, dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), l'Osservatorio Astronomico di Padova, Italia, e il vicepresidente del Comitato esecutivo del Consorzio per l'elaborazione dei dati:
“I nuovi dati di Gaia sono così potenti che risultati entusiasmanti ci stanno solo saltando addosso. Ad esempio, abbiamo costruito il diagramma più dettagliato delle stelle Hertzsprung-Russell mai realizzato sul cielo pieno e possiamo già individuare alcune tendenze interessanti. Sembra che stiamo inaugurando una nuova era dell'archeologia galattica.“
Il diagramma Hertzsprung-Russell, che prende il nome dai due astronomi che lo hanno ideato all'inizio del XX secolo, è fondamentale per lo studio delle popolazioni stellari e della loro evoluzione. Sulla base di quattro milioni di stelle che sono state selezionate dal catalogo (che sono tutte entro cinquemila anni luce dal Sole), gli scienziati sono stati in grado di rivelare per la prima volta molti dettagli preziosi sulle stelle oltre il nostro Sistema Solare.
Insieme alle misurazioni delle loro velocità, il diagramma di Gaia Hertzsprung-Russell consente agli astronomi di distinguere tra popolazioni di stelle di età diverse, che si trovano in diverse regioni della Via Lattea (ovvero il disco e l'alone) e che si sono formate in diversi modi. Questi includono stelle in rapido movimento che in precedenza si pensava appartenessero all'alone, ma in realtà fanno parte di due popolazioni stellari.
"Gaia migliorerà notevolmente la nostra comprensione dell'Universo su tutte le scale cosmiche", ha affermato Timo Prusti, scienziato del progetto Gaia dell'ESA. "Anche nel quartiere del Sole, che è la regione che pensavamo di aver capito meglio, Gaia sta rivelando nuove ed eccitanti funzionalità."
Ad esempio, per un sottoinsieme di stelle entro poche migliaia di anni luce dal Sole, Gaia misurato la loro velocità in tutte e tre le dimensioni. Da questo, è stato determinato che seguono un modello simile alle stelle che stanno orbitando attorno alla galassia a velocità simili. La causa di questi schemi sarà oggetto di ricerche future, poiché non è chiaro se sia causato dalla nostra stessa galassia o sia il risultato di interazioni con galassie più piccole che si sono fuse con noi in passato.
Ultimo, ma non per importanza, Gaia i dati verranno utilizzati per saperne di più sulle orbite di 75 ammassi globulari e 12 galassie nane che ruotano attorno alla Via Lattea. Questa informazione farà ulteriore luce sull'evoluzione della nostra galassia, sulle forze gravitazionali che la influenzano e sul ruolo svolto dalla materia oscura. Come afferma Fred Jansen, responsabile della missione Gaia dell'ESA:
“Gaia è l'astronomia ai massimi livelli. Gli scienziati saranno impegnati con questi dati per molti anni e siamo pronti a rimanere sorpresi dalla valanga di scoperte che sveleranno i segreti della nostra Galassia.“
La terza versione di Gaia i dati sono previsti per la fine del 2020, con il catalogo finale pubblicato negli anni '20. Nel frattempo, un'estensione è già stata approvata per Gaia missione, che rimarrà operativa fino alla fine del 2020 (da confermare alla fine di quest'anno). Una serie di articoli scientifici che descrivono ciò che è stato appreso da quest'ultima versione apparirà anche in un numero speciale di Astronomia e astrofisica.
Dall'evoluzione delle stelle all'evoluzione della nostra galassia, la seconda Gaia il rilascio dei dati si sta già dimostrando un vantaggio per astronomi e astrofisici. Anche dopo la conclusione della missione, possiamo aspettarci che gli scienziati continueranno ad analizzare i dati e ad imparare molto di più sulla struttura e l'evoluzione del nostro Universo.
