Gaia, cartas desde el cielo

El satélite cartografiará durante cinco años las posiciones y movimientos de las estrellas y otros objetos celestes, permitiendo a los astrónomos desarrollar una nueva geometría de nuestra galaxia. Eso sí, será tanta la cantidad de información y de descubrimientos que surgirán del catálogo de esta misión, que de querer cerrarlo, el plano quedará mal doblado y abultado para siempre.

Cuestión de espacio

Cuando miramos el cielo, la parte del universo visible es muy reducida. Desde la tierra sólo pueden verse a simple vista unas 6.000 estrellas, un número insignificante en comparación con el infinito mobiliario espacial. Para ver más allá de nuestros sentidos, los científicos han tenido que dotarse de nuevos accesorios e, incluso, llevarlos lejos de nuestro planeta. Así que la comprensión del escenario cósmico en el que habitamos depende, sobre todo, de dónde apunten los astrónomos sus instrumentos y de lo que la tecnología pueda llegar a ver.

La misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) representa uno de los últimos alardes de ingeniería diseñados por los científicos para estudiar la complejidad de nuestro vecindario cósmico. Gracias a su tecnología, que le permitirá tener un grado de precisión sin precedentes, Gaia nos permitirá ver las estrellas de nuestra galaxia en todas sus distancias, movimientos y colores. Con los datos que obtenga la misión, los astrónomos podrán realizar comparaciones entre medidas de un mismo objeto realizadas en momentos, lugares y longitudes de onda diferentes. Esta información permitirá entender el origen, estructura y evolución de nuestra galaxia y confirmar el modelo actual sobre la formación estelar.

Gaia puede considerarse como el sucesor de Hipparcos., satélite que fue lanzado por ESA en el año 1989. Los datos que obtuvo tras cinco años de observación configuraron un catálogo de 120.000 estrellas, un éxito único en la historia de la astronomía. Sin embargo, la nueva misión superará ampliamente a Hipparcos ya que Gaia tiene como objetivo catalogar más de 1.000 millones de estrellas. Y aunque este volumen de datos eclipsará ampliamente el catálogo de Hipparcos, el censo de Gaia representará sólo un uno por ciento de las estrellas de la Vía Láctea, lo que nos da una idea de lo ingenuas que son nuestras pretensiones como especie.

Laboratorio en órbita

Siguiendo el principio de que no hay nada mejor que ver las cosas desde otro punto de vista, Gaia será lanzada al espacio desde la Guayana Francesa, a bordo de un cohete Soyuz. Según los planes, esta maravilla de la ingeniería comenzará su andadura en 2013. Tras su lanzamiento el satélite se situará en una órbita conocida como punto de Lagrange L2. Esta área se encuentra a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, es decir, cuatro veces la distancia entre nuestro planeta y la Luna. Allí la gravedad terrestre y la solar se combinan de forma que los satélites pueden mantenerse en órbitas muy estables. Esta característica es esencial para conseguir la precisión necesaria. También lo es la estabilidad térmica, que se consigue haciendo uso de un material cerámico para la estructura del telescopio, y protegiéndola con un enorme escudo que se desplegará después del lanzamiento.

En el espacio Gaia compartirá órbita con otros dos satélites de la ESA, Herschel y Plank, cuyas observaciones complementarán gran parte de los datos que la nueva misión obtenga. A diferencia de sus hermanos, que cubren otros rangos de observación, Gaia realizará astrometría de alta precisión, técnica que permite conocer la posición y movimientos de los objetos estelares. Dispondrá además de un instrumento para medir el color de las estrellas, con el que podremos averiguar su tamaño y edad, y otro para determinar su espectro, que ayudará a determinar la velocidad a la que se alejan o acercan. El estudio conjunto de estas mediciones proporcionará una información muy valiosa sobre la historia de la formación estelar y sobre la distribución de la materia en nuestra galaxia.

Álbum de familia

Para enfocar el universo y obtener una buena foto de familia, Gaia está provisto de dos telescopios cuyos espejos principales apuntan en direcciones opuestas. El satélite girará sobre sí mismo cada seis horas, lo que permitirá completar varias mediciones de los mismos objetos con ángulos y tiempos diferentes. Con este complicado movimiento, Gaia sondeará el cielo en su totalidad hasta observar cada estrella un promedio de 80 veces. Esta técnica no sólo detectará cualquier cambio en el movimiento de los objetos cuando crucen su campo de visión –incluso, tratándose de objetos muy débiles, de órbitas rápidas o de vida extremadamente corta-, también permitirá confeccionar un mapa tridimensional de nuestra galaxia.

Según cuentan sus diseñadores, el satélite tendrá una precisión equivalente a la de medir el diámetro de un cabello humano a 1.000 kilómetros distancia y podrá observar objetos 400.000 veces más tenues de lo que podemos ver a simple vista. Gracias a esta capacidad, se prevé que Gaia descubra entre 10.000 y 20.000 nuevos planetas extrasolares (unos diez por día) por sus efectos sobre las estrellas y mida las características orbítales para unos 5.000 sistemas.

También, por su situación estratégica, podrá detectar más de 100.000 nuevos asteroides, cometas y otros cuerpos menores del sistema sSolar que se encuentren en el punto ciego entre nuestro astro y la Tierra, y determinar su trayectoria con una precisión treinta veces superior a la actual.

Pero la dimensión tecnológica de Gaia no acaba aquí. Observará estrellas de todos los tipos y estados evolutivos, lo que proporcionará un marco riguroso para comprobar las teorías de la estructura y evolución estelar. Con Gaia conoceremos además la distribución de las distancias y velocidades de todas las poblaciones estelares, permitiendo estudiar la estructura espacial y dinámica del disco y el halo de nuestra galaxia, así como la historia de su formación. Por último, descubrirá varios cientos de miles de nuevos cuásares y microlentes gravitatorias, y hará medidas precisas de indicadores indirectos de distancias, tales como las estrellas variables cefeidas, lo que tendrá un gran impacto en el conocimiento de las dimensiones del Universo.

Trabajo en equipo

La consecuencia de querer asomarnos a la compleja arquitectura espacial es tener que sufrir la migraña que produce un inmenso laberinto de datos. A través de sus 102 detectores y su sofisticado procesador, el satélite acumulará cerca de 100 Terabytes de datos de información que luego deberán analizarse para transformarlos en información astrofísica relevante. Se trata de un gran reto científico y logístico para el cual se ha constituido el Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos (DPAC) que se encargará, durante y después de la misión, del procesado de los datos del satélite. Después de esto, toda la información se reunirá en un único catálogo que estará disponible, posiblemente, en 2020.

En este proyecto, en el que colaboran centenares de científicos e ingenieros europeos, España realiza una contribución importante a través de varias instituciones. La Universidad de Barcelona (UB) se encarga del complejo desarrollo de dos de los sistemas de procesado de datos. A través del superordenador Mare Nostrum del Barcelona Supercomputing Center (BSC), la UB también realiza la simulación de la misión para probar sus sistemas bajo condiciones realistas antes del lanzamiento.

Una vez la misión esté operativa, la información serán reenviada al nodo central de almacenamiento y procesado del Centro Europeo de Astronomía Espacial de la ESA (ESAC), en Villanueva de la Cañada (Madrid). También existe un consorcio internacional, al cual pertenece el Grupo de Sistemas Estelares del IAA, que está preparando la explotación de los datos y realizando observaciones previas al lanzamiento de la misión.

No es casualidad que una de las misiones más importantes de la ESA tenga el nombre de la diosa griega que personifica la Tierra. Según cuenta la mitología, tras surgir del Caos, Gaia engendró a Urano, el cielo estrellado, y a Ponto, la profundidad del mar. Tierra, cielo y océano. A fin de cuentas, el Universo no deja de ser un mar de dudas en el que, gracias a la misión Gaia, podremos comprender un poco más el lugar privilegiado que habitamos y en el que navegamos todavía en solitario.