Un anno di Gaia: i primi risultati

A poco più di un anno dall'inizio della sua missione scientifica, il satellite europeo Gaia sta operando alla perfezione. La sonda era decollata alla fine del 2013, imbarcandosi in un viaggio di sei mesi verso il punto lagrangiano L2, un milione e mezzo di chilometri al di sopra della superficie terrestre. L'obiettivo primario della missione è quello di mappare con estrema accuratezza la posizione, il moto proprio, la luminosità e il colore di un miliardo di stelle attraverso la Via Lattea.

La sonda ha inaugurato le operazioni scientifiche il 25 Luglio dell'anno scorso. Dopo 28 giorni di calibrazione, Gaia ha attivato la modalità di osservazione di tutta la volta celeste il 21 Agosto 2014. Da allora, il satellite ha registrato 272 miliardi di misurazioni astrometriche, 54.5 miliardi di dati fotometrici e 5.4 miliardi di analisi spettrali. Solo una porzione infinitesimale di questa mole di dati è stata finora analizzata dagli scienziati: i dati di Gaia li terranno impegnati per anni e anni anche dopo la fine della missione.
"Gli ultimi dodici mesi sono stati molto intensi, ma stiamo iniziando a prendere il controllo dei dati e aspettiamo con impazienza i prossimi quattro anni di operazioni nominali," spiega Timo Prusti dell'ESA. "Siamo a solo un anno dalla prima pubblicazione dei dati di Gaia, un catalogo intermedio previsto per l'estate del 2016. Con il primo anno di dati nelle nostre mani, siamo a metà strada verso questa pietra miliare, e possiamo già presentare alcuni risultati preliminari per dimostrare che la sonda sta operando bene e che l'analisi dei dati procede come previsto."

Un primo risultato è stata la misurazione del moto di un campione iniziale di due milioni di stelle, il moto causato dalla rivoluzione della Terra (e di Gaia) intorno al Sole. Questo metodo, detto parallasse, si basa su un movimento apparente, che le stelle in realtà non compiono. Più una stella è vicina alla Terra, maggiore sarà la sua parallasse, che quindi è indicativa della distanza dell'astro. E conoscendo la distanza di una stella, si può convertire la sua luminosità apparente in quella assoluta. Il moto reale delle stelle è invece detto moto proprio. Per ora, Gaia ha effettuato 14 misurazioni del moto proprio di ogni singola stella nel cielo - non ancora abbastanza per poter estrapolare numeri sicuri.

Il primo diagramma H-R realizzato da Gaia. Credits ESA/Gaia/DPAC/IDT/FL/DPCE/AGIS

Gli scienziati hanno inoltre confrontato i primi dati raccolti da Gaia con il catalogo Tycho-2, stilato a partire dalle misurazioni effettuate tra il 1989 e il 1993 dal satellite europeo Hipparcos.

Un altro importante risultato raggiunto da Gaia in questo primo anno è stato la creazione di un diagramma di Hertzsprung-Russell, che mette in relazione la luminosità assoluta delle stelle e la loro temperatura, stimata a partire dal colore. Tale grafico risulta molto utile per comprendere l'evoluzione stellare.

"Il nostro primo diagramma H-R, con le luminosità assolute misurate da Gaia durante il suo primo anno e dal catalogo Tycho-2 e con le informazioni sul colore raccolte da osservazioni terrestri, ci offre un assaggio di ciò che la missione ci darà nei prossimi anni," spiega Lennart Lindegren dell'Università di Lund.

Un campione di 50 mila asteroidi osservati da Gaia. I colori indicano la differenza tra la posizione prevista e quella osservata (blu: differenza nulla, rosso: differenza notevole). Credits ESA/Gaia/DPAC/CU4, L. Galluccio, F. Mignard, P. Tanga (Observatoire de la Côte d'Azur)

Naturalmente, Gaia osserva qualunque luce nel cielo, non solo quella di stelle lontane. La sonda ha osservato anche un gran numero di asteroidi che popolano la fascia tra Marte e Giove. I dati raccolti da Gaia verranno usati per ridefinire le attuali stime sulle orbite di questi corpi e per scoprire migliaia di nuovi oggetti.

Gaia ha osservato anche numerose variazioni nella luminosità delle stelle, tra cui centinaia di sorgenti transienti. Il satellite ha rilevato la sua prima supernova già il 30 Agosto 2014, ma un evento ancor più interessante è stato la scoperta di una variabile cataclismica, un sistema binario formato da una nana bianca che risucchia il materiale della stella compagna, rilasciando forti lampi di luce. In un improvviso e drammatico picco di attività, il sistema ha quintuplicato la sua luminosità. L'analisi preliminare dei dati raccolti da Gaia suggerisce inoltre che il sistema sia insolitamente privo di idrogeno e, in compenso, ricco di elio, aggiungendo un altro tassello a questo puzzle cosmico.

Gaia ha inoltre mappato le curve di luce di dozzine di variabili RR Lyrae nella Piccola Nube di Magellano, una delle tante galassie satelliti della Via Lattea.

La struttura dei filamenti della Nebulosa Occhio di Gatto. Credits NASA/ESA/HEIC/The Hubble Heritage Team/STScI/AURA (background image); ESA/Gaia/DPAC/UB/IEEC (blue points)

Un altro oggetto celeste che ha attirato l'attenzione degli occhi robotici di Gaia è stato la nebulosa planetaria Occhio di Gatto, o NGC 6543. Gaia ha osservato la nebulosa più di 200 volte, effettuando oltre 84 mila misurazioni della rete di filamenti gassosi che costituisce la trama della nebulosa.

Infine, Gaia ha anche raccolto le informazioni spettrali di un gran numero di stelle. Studiando gli spettri, gli astronomi possono misurare lo spostamento delle linee d'assorbimento dovuto all'effetto Doppler, e quindi risalire al moto proprio delle stelle. Misurando alcune precise linee d'assorbimento, infine, Gaia è in grado di mappare la distribuzione del materiale interstellare tra noi e le stelle.

"Questi primi studi dimostrano la qualità dei dati raccolti da Gaia finora," prosegue Timo. "I prodotti finali non sono ancora pronti, ma stiamo lavorando duramente per offrirli alla comunità il prossimo anno."