La misión espacial europea Gaia ha producido una cantidad sin precedentes de datos nuevos, mejorados y detallados para casi dos mil millones de objetos en la Vía Láctea y el cosmos circundante. Gaia Data Release 3 del lunes revoluciona nuestro conocimiento del sistema solar y la Vía Láctea y sus galaxias compañeras.

La misión espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) está creando un mapa tridimensional ultrapreciso de nuestra Vía Láctea, observando casi dos mil millones de estrellas, o alrededor del uno por ciento de todas las estrellas de nuestra galaxia. Gaia se lanzó en diciembre de 2013 y ha estado recopilando datos científicos desde julio de 2014. El lunes 13 de junio, la ESA publicó los datos de Gaia en el Data Release 3 (DR3). Los investigadores finlandeses fueron fundamentales en el lanzamiento.

Por ejemplo, los datos de Gaia permiten deducir las órbitas y las propiedades físicas de los asteroides y exoplanetas. Los datos ayudarán a descubrir el origen y la evolución futura del sistema solar y la Vía Láctea, ayudando a comprender la evolución de los sistemas estelares y planetarios y nuestro lugar en el cosmos.

Gaia gira lentamente sobre su eje en unas seis horas y consta de dos telescopios ópticos espaciales. Tres instrumentos científicos permiten la determinación precisa de las posiciones y velocidades estelares, así como de las propiedades espectrales. Gaia se encuentra a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra en dirección contraria al Sol, donde orbita alrededor del Sol junto con la Tierra cerca de lo que se conoce como el punto L2 de Lagrange Sol-Tierra.

Gaia DR3 el 13 de junio de 2022 fue importante para toda la astronomía. Se publicarán aproximadamente 50 artículos científicos con DR3, nueve de los cuales están dedicados al potencial excepcionalmente significativo de DR3 para futuras investigaciones.

Los nuevos datos de DR3 incluyen, por ejemplo, la composición química, temperaturas, colores, masas, magnitudes, edades y velocidades radiales de las estrellas. DR3 incluye el mayor catálogo de estrellas binarias de la Vía Láctea hasta la fecha, más de 150 000 objetos del Sistema Solar, en su mayoría asteroides pero también satélites planetarios, y millones de galaxias y cuásares más allá de la Vía Láctea.

“Hay tantos avances revolucionarios que es difícil señalar los avances más significativos. Basado en Gaia DR3, los investigadores finlandeses cambiarán la forma en que pensamos sobre los asteroides en nuestro sistema solar, los exoplanetas y las estrellas en nuestra Vía Láctea y las galaxias mismas, incluida la Vía Láctea y las galaxias satélite que la rodean. Al regresar a nuestro planeta de origen, Gaia generará un marco de referencia ultrapreciso para la navegación y el posicionamiento», dice el profesor de la Academia Karri Muinonen de la Universidad de Helsinki.

Gaia y asteroides

El aumento de diez veces en el número de asteroides informados en Gaia DR3 en comparación con DR2 significa que hay un aumento significativo en el número de encuentros cercanos entre asteroides descubiertos por Gaia. Estos encuentros cercanos se pueden usar para estimar la masa de asteroides, y esperamos un aumento significativo en la cantidad de masas de asteroides que se pueden inferir usando la astrometría Gaia DR3, particularmente cuando se combina con la astrometría obtenida de otros telescopios.

El cálculo convencional de la órbita de un asteroide supone que el asteroide es un objeto puntual y no tiene en cuenta su tamaño, forma, rotación y propiedades de dispersión de la luz superficial. Sin embargo, la astrometría Gaia DR3 es tan precisa que se debe tener en cuenta el desplazamiento angular entre el centro de masa del asteroide y el centro de la región iluminada por el sol visible para Gaia. Basado en Gaia DR3, se ha certificado el desplazamiento del asteroide (21) Lutetia (Figura 2). La misión espacial Rosetta de la ESA fotografió Lutetia durante el sobrevuelo el 10 de julio de 2010. Utilizando las imágenes de Rosetta Lutetia y las observaciones astronómicas desde tierra, se derivó un período de rotación, una orientación del polo de rotación y un modelo de forma detallado. Cuando se incluye el modelado físico en el cálculo de la órbita, se eliminan los errores sistemáticos y, a diferencia del cálculo tradicional, todas las observaciones se pueden incluir en la solución de la órbita. En consecuencia, Gaia Astrometry proporciona información sobre las propiedades físicas de los asteroides. Estas propiedades deben tenerse en cuenta con modelos físicos o modelos de error empíricos para astrometría.

El Gaia DR3 incluye observaciones espectrales por primera vez. El espectro mide el color del objetivo, es decir, el brillo en diferentes longitudes de onda. Lo que es particularmente interesante es que la nueva versión contiene alrededor de 60.000 espectros de asteroides en nuestro sistema solar (Figura 3). El espectro de asteroides contiene información sobre su composición y, por tanto, sobre su origen y el desarrollo de todo el sistema solar. Solo unos pocos miles de espectros de asteroides estaban disponibles antes de Gaia DR3, por lo que Gaia multiplicará el conjunto de datos en más de un orden de magnitud.

Gaia y exoplanetas

Se espera que Gaia proporcione evidencia de hasta 20.000 exoplanetas gigantes midiendo su efecto gravitatorio sobre el movimiento de sus estrellas anfitrionas. Esto hará posible encontrar prácticamente todos los exoplanetas similares a Júpiter en la vecindad del Sol en los próximos años y determinar qué tan comunes son las arquitecturas similares al Sistema Solar. El primer descubrimiento astrométrico de este tipo de Gaia fue un exoplaneta gigante alrededor de Epsilon Indi A, que coincide con el exoplaneta similar a Júpiter más cercano a solo 12 años luz de distancia. La primera evidencia de este tipo es posible porque la aceleración observada en las mediciones de velocidad radial se puede combinar con los datos de movimiento de Gaia para determinar las órbitas y las masas planetarias.

Gaia y las galaxias

La resolución de microsegundos de arco de Gaia DR3 proporciona mediciones precisas de los movimientos de las estrellas, no solo dentro de nuestra propia Vía Láctea, sino también para las muchas galaxias satélite que la rodean. A partir del movimiento de las estrellas dentro de la propia Vía Láctea, podemos medir con precisión sus masas y, junto con el movimiento propio de los satélites, ahora podemos determinar con precisión sus órbitas. Esto nos permite mirar tanto hacia el pasado como hacia el futuro del sistema de galaxias de la Vía Láctea. Por ejemplo, podemos averiguar cuáles de las galaxias que rodean a la Vía Láctea son verdaderos satélites y cuáles están simplemente de paso. También podemos investigar si la evolución de la Vía Láctea se corresponde con los modelos cosmológicos y, en particular, si las órbitas de los satélites se ajustan al modelo estándar de materia oscura.

Gaia y marco de referencia

El marco de referencia celeste internacional, ICRF3, se basa en la posición de unos pocos miles de cuásares determinados por interferometría de línea de base muy larga (VLBI) en longitudes de onda de radio. ICRF3 se utiliza para obtener las coordenadas de los objetos celestes y para determinar las órbitas de los satélites. Los cuásares ICRF3 también son puntos fijos en el cielo, con los que se puede determinar la orientación exacta de la tierra en el espacio en cualquier momento. El posicionamiento por satélite, por ejemplo, no funcionaría sin esta información.

Los datos de Gaia contienen alrededor de 1,6 millones de cuásares que se pueden usar para crear un marco de referencia celestial de luz visible más preciso para reemplazar el actual. En el futuro, esto afectará tanto la precisión del posicionamiento satelital como las mediciones realizadas por los satélites de reconocimiento terrestre.

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