El 13 de junio, a las 6 a. m., hora del este, astrónomos de todo el mundo descendieron al Gaia Archive: la página web de aterrizaje para obtener hasta el último bit de datos de la misión del interferómetro astrométrico global para astrofísica (Gaia) de la Agencia Espacial Europea (ESA) de mapeo de la Vía Láctea. . Después de años de calibrar y validar las mediciones de movimiento, velocidad, brillo, composición y otras propiedades de la nave espacial de cientos de millones de estrellas, los funcionarios de la misión finalmente dieron a conocer al público el Data Release 3 (DR3). Entre la lectura de comunicados de prensa y publicar fotos de pasteles con temas de telescopios en Twitterlos científicos comenzaron a buscar en DR3 los próximos grandes descubrimientos en agujeros negros, asteroides, arqueología galáctica, exoplanetas y más.
A los pocos minutos del lanzamiento, la ESA reveló mapas tridimensionales actualizados de la Vía Láctea y desató una avalancha de nueva información sobre los miles de millones de estrellas que nos rodean: de qué están hechas, en qué dirección viajan, y qué tan rápido y antiguo. lo son, todo al servicio del objetivo fundamental de Gaia de inspeccionar el cielo para comprender mejor nuestra galaxia.
“No esperaba que tuviéramos una cobertura tan buena. Todos esos mapas me dejaron boquiabierto”, dice Ronald Drimmel, astrónomo del Observatorio Astrofísico de Turín en el Instituto Nacional de Astrofísica de Italia y miembro del Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos de Gaia (DPAC), que ha estado trabajando en Gaia desde el finales de la década de 1990.
Drimmel pasó un par de meses antes del lanzamiento verificando dos veces algunas de las observaciones de Gaia, el tiempo suficiente para elaborar un documento, uno de los muchos documentos que escribió el equipo de DPAC para demostrar lo que es posible con DR3. Con nuevas mediciones de las trayectorias tridimensionales de más de 33 millones de estrellas, incluido su movimiento hacia y desde nosotros, no solo a través del cielo, Drimmel y sus colegas mapearon los movimientos estelares de diferentes partes de nuestra galaxia, especialmente aquellos para los dos brazos espirales de la Vía Láctea y el centro aplanado en forma de barra entre ellos. Saber cómo se mueven hoy las estrellas en estas regiones dispares puede ayudar a los investigadores a realizar ingeniería inversa en el surgimiento de la forma espiral distintiva de nuestra galaxia, así como a comprender cómo pueden surgir tales estructuras en otras galaxias.
“Ahora estamos en una era, al menos para la Vía Láctea, donde podemos ver que suceden todas estas cosas muy dinámicas”, dice Adrian Price-Whelan, astrónomo del Centro de Astrofísica Computacional (CCA) en el Instituto Flatiron. en la ciudad de Nueva York, quien fue coautor de un nuevo artículo que se publicó en el servidor de preimpresión arXiv.org solo un día después del lanzamiento de DR3. Usaron los movimientos estelares actualizados en DR3 para encontrar signos de perturbaciones en la estructura de la Vía Láctea causadas por eventos como casi accidentes entre nosotros y la galaxia enana de Sagitario, un pequeño remanente de una galaxia atrapada en una espiral de muerte alrededor de la nuestra. El estudio de esta y otras galaxias “satélite” ayuda a los investigadores a precisar eventos clave en la caótica historia de la Vía Láctea, revelando las épicas colisiones intergalácticas y las llamadas cercanas que dieron lugar a nuestra familiar espiral de estrellas durante miles de millones de años. “La historia de nuestra galaxia es lo que las cosas han caído y absorbido en la Vía Láctea a lo largo del tiempo; eso está conectado con la acumulación de nuestra galaxia pero también tiene consecuencias para las estructuras que vemos en la galaxia”, explica Price-Whelan.
Los movimientos precisos medidos por Gaia también son clave para identificar sistemas de menor escala dentro de la galaxia, incluidas estrellas binarias, así como estrellas que orbitan objetos astrofísicos más exóticos, como estrellas de neutrones y agujeros negros. Estos densos “remanentes estelares” son esencialmente restos de la muerte de grandes estrellas. Si esas grandes estrellas están en sistemas binarios, las teorías de los astrónomos predicen que los remanentes continuarán orbitando sus estrellas compañeras aún no muertas, por lo que los investigadores esperan encontrar un agujero negro en un sistema binario a partir de los datos de Gaia en cualquier momento.
“Todos estamos entusiasmados con los agujeros negros; todos están ansiosos por encontrar el agujero negro”, dice Katie Breivik, astrónoma del CCA. Sin embargo, revisando el enorme catálogo nuevo de sistemas binarios en DR3 en los días posteriores al lanzamiento, “dijimos: ‘¿En serio? ¿No hay nada? ¿No hay un solo agujero negro gigantesco que nos grite? Pero eso está bien. Nuestras esperanzas aún no se han desvanecido”.
Breivik tiene mucho más en lo que trabajar. “En términos de la ciencia ‘potencial’ real que creo que traerán los datos de Gaia, se trata simplemente de poder observar estrellas binarias, estrellas binarias de diferentes masas, tipos y fases de evolución”, dice. Desde la publicación de los datos, Breivik ha estado refinando versiones sintéticas de los datos de Gaia para sistemas estelares binarios. Para hacer esto, usa modelos matemáticos para generar poblaciones artificiales de estrellas para una eventual comparación con los resultados reales de Gaia para buscar dónde están los agujeros en nuestras teorías actuales.
La diversión con las estrellas no termina con los binarios. “Una de las cosas que estoy haciendo con [DR3] inmediatamente está trabajando en una muestra de estrellas muy cercana”, dice Jacqueline Faherty, astrofísica del Museo Americano de Historia Natural en la ciudad de Nueva York. Ella espera desentrañar de dónde vienen las estrellas y hacia dónde se dirigen en el futuro. El trabajo de Faherty se ve favorecido por una adición muy esperada en DR3: los espectros estelares, que trazan cómo varía el brillo de una estrella de acuerdo con la longitud de onda, o el color, de la luz emitida. Los espectros transmiten información sobre la temperatura y la composición química de las estrellas. Las huellas dactilares de diferentes elementos identificados en los espectros pueden identificar estrellas que podrían haber nacido en las mismas regiones. Esto ayuda a los astrónomos a “retroceder el reloj” para descubrir cómo surgieron y evolucionaron varias poblaciones estelares a lo largo del tiempo, al tiempo que insinúa lo que está por venir y permite que la investigación prediga cuándo, dónde y cómo podrían formarse las futuras generaciones de estrellas.
Pero no son solo los amantes de las estrellas los que están entusiasmados con los espectros. DR3 también contiene espectros de alrededor de 60.000 asteroides. Investigadores como Federica Spoto del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian pueden usar estos espectros para saber de qué están hechos los asteroides distantes y encontrar “familias” basadas en la composición para ayudar a vincular las rocas espaciales dispersas con los objetos originales de los que se astillaron. Usando las medidas detalladas de DR3 de los movimientos de los asteroides, así como sus espectros, Spoto quiere retroceder a lo largo de las trayectorias de los asteroides para identificar los eventos de impacto clave que los formaron y cuándo ocurrieron esos eventos. “Si sigues toda la información principal [asteroid] cinturón, todas las colisiones, se puede hacer una línea de tiempo de las primeras fases de la formación del sistema solar”, dice ella.
Faherty, Drimmel, Spoto, Price-Whelan y Breivik están de acuerdo en que hay suficiente ciencia para trabajar en DR3 para las próximas generaciones de astrónomos, pero los datos solo provienen de los primeros 3 meses de las observaciones de Gaia. Todavía hay años de observaciones intactas que esperar a medida que continúa la misión, y los astrónomos lo saben. “No hay descanso”, dice Drimmel, cuyos colegas en el equipo de DPAC han estado trabajando en la próxima publicación de datos desde fines de 2021.
Según el Data Release 4 (DR4), que se lanzará en los próximos años, podemos esperar duplicar la cantidad de asteroides catalogados, dice el miembro de DPAC y astrónomo Paolo Tanga del Observatorio Côte d’Azur en Francia. Habrá más estrellas masivas para detectar agujeros negros para Breivik y aún más posiciones y trayectorias estelares precisas para jugar, algo que entusiasma a los exploradores de exoplanetas.
“Estamos analizando los datos de Gaia en busca de evidencia de que una estrella está mostrando algún tirón de un planeta masivo invisible”, dice Thayne Currie, astrofísica del Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California. Al usar Gaia para buscar estrellas que muestren un planeta revelador -movimientos inducidos en su camino a través del cielo, espera identificar sistemas estelares candidatos para estudios de seguimiento con otros telescopios que podrían confirmar y caracterizar cualquier mundo allí.
El próximo lote de datos que Currie necesita provendrá de DR4, pero él y sus colegas ya confían en que su método de búsqueda de planetas funciona, según las exploraciones preliminares de versiones anteriores, y no son los únicos. Un grupo dirigido por el astrónomo Aviad Panahi de la Universidad de Tel Aviv ha confirmado los dos primeros exoplanetas encontrados en datos anteriores de Gaia en un artículo preliminar que fue aceptado recientemente para su publicación por Astronomy & Astrophysics. Los planetas gigantes de gas caliente Gaia-1b y Gaia-2b fueron vistos cuando pasaron frente a su respectiva estrella anfitriona, como se ve desde la órbita terrestre, lo que provocó una caída momentánea en el brillo de cada estrella en la óptica de Gaia. Con base en el éxito de su técnica, respaldada por observaciones de seguimiento de los planetas utilizando un telescopio terrestre, Panahi y sus colegas planean buscar los mismos cambios de brillo en los nuevos datos de Gaia para encontrar más exoplanetas, lo que agrega la búsqueda de planetas a la larga lista de actividades posibles con DR3.
“Otras personas quieren misiones más atractivas”, dice Faherty, refiriéndose a proyectos como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA de $ 10 mil millones y sus sucesores propuestos igualmente costosos (y expansivos) que planean buscar signos de vida en otros mundos. Pero la naturaleza fundamental de la misión Gaia, un estudio de estrellas de todo el cielo, sustenta toda la astrofísica. Su capacidad para realizar mediciones precisas del brillo y las posiciones de los objetos que pasan por su línea de visión convierte a la misión en una poderosa herramienta de propósito general para la astronomía de todo tipo. “Es la medida fundamental del universo: una medida de distancia”, dice Faherty. “Y este es el mayor observatorio de medición de distancia que jamás haya existido”.