Dopo aver preso confidenza con l'astrometria e averne ripercorso la storia dall'Antica Grecia ai giorni nostri, siamo finalmente pronti per entrare nel vivo della missione Gaia, attualmente in corso, il cui principale obiettivo è quello di realizzare la più grande e precisa mappa tridimensionale della nostra galassia, mappando l'uno percento dei cento miliardi di stelle che la compongono.

 

Questa suggestiva animazione illustra l'interno di Gaia e come sta scrutando il cielo

Credito: ESA - C. Carreau

 

L'articolo che segue è la traduzione di questo http://sci.esa.int/gaia/28820-summary/

Durante la mappatura, Gaia rileverà e misurerà in modo molto preciso il movimento di ciascuna stella nella sua orbita attorno al centro della Galassia. Gran parte di questo movimento è stato impartito ad ogni stella durante la sua nascita; studiare questo movimento permette agli astronomi di guardare indietro nel tempo, fino a quando la Galassia si stava formando. Costruendo una mappa dettagliata delle stelle, Gaia fornirà uno strumento fondamentale per studiare la formazione della nostra galassia, la Via Lattea.

Mentre osserverà il cielo, Gaia è destinata a fare molte altre scoperte. Durante la sua durata prevista di cinque anni, Gaia osserverà 70 volte ciascuna del suo miliardo di fonti, registrandone variazioni di luminosità e di posizione nel tempo. Insieme alla precisione senza precedenti delle misure astrometriche, questo porterà alla scoperta di pianeti attorno ad altre stelle, asteroidi nel nostro Sistema Solare, corpi ghiacciati nel Sistema Solare esterno, nane brune, supernove e quasar molto distanti. L'elenco delle potenziali scoperte di Gaia rende la missione unica per portata e rendimento scientifico.

Enormi database di informazioni saranno compilati grazie ai dati di Gaia, consentendo agli astronomi di utilizzare gli archivi per la ricerca di oggetti celesti, o eventi e altre correlazioni che potrebbero fornire indizi utili alla soluzione di un loro particolare, apparentemente irrisolvibile, puzzle scientifico.

La navicella

La navicella Gaia è composta da: modulo di carico utile, modulo di servizio e parasole apribile. Aveva una massa di lancio di circa 2 tonnellate.

 

 

Il modulo di carico utile è costruito attorno a un piano ottico a forma toroidale (circa 3 m di diametro) che fornisce il supporto strutturale per l'unico strumento integrato avente tre funzioni: astrometria, fotometria e spettrometria. Il modulo payload contiene anche tutta l'elettronica necessaria per la gestione del funzionamento dello strumento e l'elaborazione dei dati grezzi.

 

 

Il modulo di servizio comprende tutti gli elementi meccanici, strutturali e termici che supportano lo strumento e l'elettronica dei veicoli spaziali. Include il sistema di micro-propulsione, tettuccio solare apribile, tenda termica per carico utile, pannelli solari e imbracatura.   Il modulo di servizio offre funzioni di supporto per il carico utile di Gaia e per il puntamento, il controllo e la distribuzione dell'energia elettrica, la gestione centralizzata dei dati e le comunicazioni radio con la Terra.

 

L'orbita L2

Gaia è posta in un'orbita attorno al Sole, nel secondo punto di Lagrange L2, che   prende il nome dal suo scopritore, Joseph Louis Lagrange (1736-1813).   Per il sistema Sole-Terra, il punto L2 si trova ad una distanza di 1,5 milioni di chilometri dalla Terra nella direzione anti-Sole e co-ruota con la Terra nella sua orbita di un anno attorno al Sole.

Uno dei principali vantaggi di un'orbita L2 è che offre osservazioni ininterrotte senza eclissi. Da L2 l'intera sfera celeste può essere osservata nel corso di un anno. Per garantire che Gaia rimanga su L2, il veicolo spaziale deve effettuare piccole manovre ogni mese.

 

 

Gaia non è l'unica missione ESA che privilegia L2: Herschel e Planck hanno operato da lì e, secondo i piani attuali, anche JWST ed Euclid saranno piazzati lì.

 

La missione di Hipparcos

Prima di Gaia, nel 1989, l'ESA ha lanciato Hipparcos. Somiglia al nome di Ipparco, l'astronomo greco, e la sua diversa ortografia rivela che il nome del satellite era anche l'acronimo di HIgh Precision PARALLAX COllecting Satellite.

Questa missione, interamente europea, è stata la prima a tracciare le posizioni delle stelle. Hipparcos ha prodotto un catalogo principale di circa 118.000 stelle e un catalogo secondario, chiamato Tycho, di oltre 2 milioni di stelle le cui posizioni sono state determinate con una precisione leggermente inferiore. I dati sono ora ampiamente utilizzati dall'intera comunità di astronomi professionisti.

 

 

Tra gli altri risultati, i dati di Hipparcos hanno contribuito alla previsione di quando la cometa Shoemaker-Levy 9 si sarebbe scontrata con Giove. I dati hanno mostrato che molti miliardi di anni fa, la Galassia ha inghiottito un grande gruppo di stelle. Hipparcos ha anche aiutato gli astronomi a migliorare la stima dell'età dell'Universo.

La sfida di Gaia

Le prestazioni di Gaia supereranno in modo significativo quelle di Hipparcos per una serie di motivi diversi. Ad esempio, l'area di raccolta degli specchi primari permette a Gaia di raccogliere più di 30 volte la luce che raccoglieva il suo predecessore, consentendo misure più sensibili e accurate.

Nel misurare la posizione di una stella, Gaia si muove 200 volte più accuratamente di Hipparcos. I cambiamenti nella posizione e nel movimento di una stella sono registrati come piccoli angoli. A titolo di paragone, se Hipparcos avesse potuto misurare l'angolo che corrisponde all'altezza di un astronauta in piedi sulla Luna, Gaia sarebbe in grado di misurare la sua miniatura!

Su Gaia vengono utilizzate fotocamere ad alta efficienza note come CCD per registrare le immagini, in modo da ottenere contemporaneamente immagini grandangolari di molti oggetti celesti. Hipparcos usava dei dispositivi noti come fotomoltiplicatori, quindi il satellite poteva solo registrare le informazioni da un singolo oggetto celeste alla volta.

La sfida per gli astronomi, da quando Gaia ha iniziato a lavorare nel 2013, consiste nel gestire un'inondazione di dati. Anche dopo essere stati compressi dal software, i dati prodotti dalla missione quinquennale finiranno per riempire oltre 1,5 milioni di CD ROM. Questi dati vengono trasmessi "grezzi" e necessitano di elaborazione sulla Terra per trasformarli in una serie calibrata di misurazioni che possono essere liberamente utilizzate dalla comunità astronomica.

Quindi, l'ESA non solo ha progettato e costruito la navicella spaziale, ma ha anche dovuto sviluppare un nuovo software per computer che assicurerà che i dati possano essere elaborati in modo efficiente, una volta che saranno tornati sulla Terra.

(ultimo aggiornamento 21/4/2017)

 

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