Gaia

Una visione artistica del satellite Gaia

Dopo il suo lancio, avvenuto il 19 dicembre 2013, il satellite Gaia, dell'Agenzia Spaziale Europea, ha eseguito, per un periodo di circa sei mesi, una serie di test per la messa a punto della strumentazione. A partire dal luglio del 2014, è entrato poi in modalità “operativa”, raccogliendo 272 miliardi di misure astrometriche, 54 miliardi di  misure spettrofotometriche e 5 miliardi di spettri ad alta risoluzione.

Fig. 1 Il lancio di Gaia dalla base di Kourou, nella Guyana Francese.

I dati raccolti durante questo primo anno di attività hanno permesso di intraprendere operazioni di validazione scientifica dei dati ottenuti. Ad esempio è stato ottenuto il primo diagramma colore-magnitudine assoluta o diagramma di Hertzsprung-Russell (HR) un potente strumento di conoscenza per l’evoluzione stellare. Qui poichè le misure ottenute da Gaia, fino ad ora, non erano in numero sufficiente a discriminare gli effetti di parallasse e moti propri sul moto apparente di ogni stella, si sono rese necessarie quelle del catalogo di Tycho, generato dalla missione astrometrica Hipparcos, per 2 milioni di stelle.

Dopo il suo lancio, avvenuto il 19 dicembre 2013, il satellite Gaia, dell'Agenzia Spaziale Europea, ha eseguito, per un periodo di circa sei mesi, una serie di test per la messa a punto della strumentazione. A partire dal luglio del 2014, è entrato poi in modalità “operativa”, raccogliendo 272 miliardi di misure astrometriche, 54 miliardi di  misure spettrofotometriche e 5 miliardi di spettri ad alta risoluzione.

I dati raccolti durante questo primo anno di attività hanno permesso di intraprendere operazioni di validazione scientifica dei dati ottenuti. Ad esempio è stato ottenuto il primo diagramma colore-magnitudine assoluta o diagramma di Hertzsprung-Russell (HR) un potente strumento di conoscenza per l’evoluzione stellare. Qui poichè le misure ottenute da Gaia, fino ad ora, non erano in numero sufficiente a discriminare gli effetti di parallasse e moti propri sul moto apparente di ogni stella, si sono rese necessarie quelle del catalogo di Tycho, generato dalla missione astrometrica Hipparcos, per 2 milioni di stelle.

Fig. 2: Diagramma HR ottenuto dalle parallassi assolute del catalogo Tycho dalla missione Hipparcos per validazione delle performances astrometriche di Gaia. I colori (J-K) derivano invece dal catalogo infrarosso 2MASS.

Inoltre Gaia, nella sua continua scansione del cielo, ha già scoperto centinaia di sorgenti transienti, cioé sorgenti la cui luminosità è variata significativamente, ed ha quindi iniziato a raccogliere dati su molti oggetti interessanti (supernovae, variabili cataclismiche, flare stars ecc). Queste scoperte vengono prontamente rese pubbliche  sotto forma di “transient alerts”  per permettere rapidamente alla comunità osservazioni di  controllo dell’evoluzione temporale (follow-up) della sorgente.

Ovviamente si sono presentati anche problemi, in parte attesi, data la complessità del progetto. La comunità scientifica che costituisce il consorzio di analisi dei dati di Gaia (DPAC) distribuita in molti paesi europei, ha quindi dovuto lavorare intensamente all’identificazione e risoluzione degli imprevisti che si sono presentati. Uno dei primi rivelati è stata la presenza di un sottilissimo strato di ghiaccio su alcune parti delle ottiche, prodotto da acqua intrappolata nella fase di pre-lancio e poi manifestatasi quando la sonda si e’ trovata nel vuoto. E’ stato possibile risolvere questo problema riscaldando diverse volte, attraverso opportune dotazioni del satellite, le componenti coinvolte, riuscendo così a ripristinare la trasmissività prevista per i telescopi. Un altro problema è stato generato da “luce parassita” che raggiunge il piano focale di Gaia aumentando la luminosità diffusa del “fondo cielo”.

Questa è dovuta sia al sole e che ad altre stelle luminose e riesce a raggiunge i rivelatori nonostante lo scudo solare di protezione di 10m di diametro. Questo effetto, trascurabile per le sorgenti più brillanti della magnitudine 15 ,comporta invece un forte degrado del segnale per le stelle più deboli. In particolare ciò crea problemi agli spettri rilevati dal Radial Velocity Spectrometer, utilizzati per derivare le velocità radiali. Si è resa quindi necessaria una ottimizzazione del software di riduzione, grazie alla quale questo effetto è stato mitigato, permettendo di mantenere la stima prevista di 150 milioni di sorgenti studiate spettroscopicamente.

Fig. 3a: Variazione di luminosità della prima supernova scoperta da Gaia nel 2014, nominata Gaia14aaa.

Le attività del personale dell’Osservatorio di Teramo coinvolto nella missione Gaia sono principalmente

Fig. 3b: Spettri a bassa risoluzione di Gaia14aaa che evidenziano le righe di emissione caratterizzanti le curve di luce early-time delle Supernovae di tipop Ia.

rivolte alle misure spettrofotometriche e alla redazione di un catalogo di stelle standard per scopi di calibrazione. Nel corso di questo primo anno di attivita' e' stato possibile testare direttamente sui dati raccolti dal satellite GAIA gli algoritmi sviluppati ed implementati in un opportuno software per ottenere misure fotometriche accurate anche in campi stellari densamente popolati. Invece, il catalogo di stelle standard da usare come riferimento è già stato in buona parte fornito prima del lancio.

 

 

 

 

Fig.1 Credits ESA/Gaia
Fig.2 Credits: ESA/Gaia/DPAC/IDT/FL/DPCE/AGIS
Fig.3a Credits: ESA/Gaia/DPAC/ Z.Kostrzewa-Rutkowska (Warsaw University Astronomical Observatory) & G. Rixon (Institute of Astronomy, Cambridge)
Fig.3b Credits: ESA/Gaia/DPAC/ N.Blagorodnova, M. Fraser, H. Campbell, A. Hall (Institute of Astronomy, Cambridge)

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