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PRESENTATA AL MONDO LA VIA LATTEA IN 3D


Il primo catalogo, con oltre un miliardo di stelle, collezionato in un anno dal satellite Gaia dell’ESA, è stato reso pubblico oggi. È la più imponente survey a tutto cielo d’oggetti celesti mai realizzata.


 

Presentata in conferenza stampa internazionale da Madrid, a mille giorni dal lancio avvenuto il 19 dicembre 2013, la prima release dei dati (DR1) della missione spaiale Gaia dell’ESA. Dalle 12:30 di oggi liberamente disponibili in rete per scienziati da tutto il mondo, gli oltre 110 miliardi di osservazioni fotometriche e i 9.4 miliardi di osservazioni spettroscopiche raccolte fino a oggi, da luglio 2014 a settembre 2015, dal telescopio spaziale ESA offrono una vista a tutto cielo delle stelle presenti nella nostra Galassia – la Via Lattea – e nelle galassie vicine. Un miliardo di stelle in una sola mappa, quella che vedete qui sotto: la più grande e la più accurata, ha detto in conferenza stampa Anthony Brown della Leiden University, mai prodotta da una singola survey.

«Questo primo rilascio dei dati raccolti ci dimostra, dopo neanche 12 mesi di lavoro, che la missione Gaia ha già superato di tre volte la qualità dei risultati della precedente missione europea Hipparcos», sottolinea Mario Lattanzi dell’INAF di Torino, responsabile per l’Italia del DPAC (Data Processing and Analysis Consortium) di Gaia.

Scienziati e scienziate. Soprattutto scienziate. Dei cinque membri del team Gaia oggi sul palco dell’ESAC a presentare al mondo la prima messe di dati di questa missione dalla partenza non facile, due sono infatti astrofisiche INAF: Antonella Vallenari, dell’Osservatorio astronomico di Padova, e Gisella Clementini dell’Osservatorio astronomico di Bologna.

«Questo è solo l’inizio», promette Clementini riferendosi alle osservazioni fotometriche compiute con Gaia di 3194 stelle variabili – 386 delle quali sono nuove scoperte – come le Cefeidi e RR Lyrae. «Abbiamo misurato la distanza della Grande Nube di Magellano per verificare la qualità dei dati, e i risultati ci hanno offerto un’anteprima dei notevoli progressi che Gaia ci consentirà presto di raggiungere nella comprensione delle distanze cosmiche».

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Durante il lavoro di convalida del catalogo, gli scienziati del DPAC hanno condotto anche uno studio sugli ammassi aperti – gruppi di stelle coetanee e relativamente giovani – dal quale si evince chiaramente il miglioramento permesso dai nuovi dati. «Con Hipparcos potevamo analizzare la struttura tridimensionale e la dinamica delle stelle solo nelle Iadi, l’ammasso aperto più vicino al Sole, e misurare le distanze di circa 80 cluster fino a 1600 anni luce da noi», ricorda Vallenari. «Ma già solo con i primi dati di Gaia riusciamo a misurare le distanze e i moti delle stelle in circa 400 ammassi, spingendoci fino a 4800 anni luce di distanza. Per i 14 ammassi aperti più vicini, i nuovi dati rivelano un grande numero di stelle sorprendentemente lontane dal centro del’ammasso di appartenenza, stelle probabilmente in fuga e destinate a popolare altre regioni della nostra galassia».

«La strada fino a oggi non è stata priva di ostacoli: Gaia ha dovuto far fronte a una serie di sfide tecniche che hanno richiesto un notevole sforzo collaborativo per essere superate», dice infine Fred Jansen, il mission manager di Gaia dell’ESA. «Ma ora, mille giorni dopo il lancio e grazie all’enorme lavoro di tutte le persone coinvolte, è con entusiasmo che possiamo presentare al mondo questo primo insieme di dati. E non vediamo l’ora d’arrivare alla prossima release, che mostrerà tutto il potenziale di Gaia nell’esplorazione nostra galassia, in un modo che non abbiamo mai visto prima».

Il catalogo DR1

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Cominciamo col dire che questo primo catalogo è solo un assaggio delle potenzialità di GAIA; lungi dall’essere quello definitivo, si basa sui dati raccolti nei primi 14 mesi di attività, dal 25 Luglio 2014 al 16 Settembre 2015. La missione GAIA sta proseguendo e dovrebbe concludersi nel 2018/19; altri tre cataloghi, sempre più precisi e completi, verranno pubblicati con cadenza approssimativamente annuale; infine il catalogo definitivo dovrebbe uscire tra 6 anni (si veda il calendario pianificato).

 Vediamo cosa contiene questo primo catalogo. Per cominciare, sono riportate luminosità e posizione di oltre 1.1 miliardi di sorgenti puntiformi (per la precisione, 1142679769 oggetti); nel dettaglio, per ciascuno di essi, sono disponibili la magnitudine ‘G’, l’ascensione retta e la declinazione. Inoltre, per un sottoinsieme di circa 2 milioni di sorgenti (2057050 è il numero esatto), le misure di Gaia sono state combinate col catalogo Tycho già disponibile da tempo ed in parte realizzato a partire dai dati raccolti circa 25 anni fa dal predecessore di Gaia, il satellite Hipparcos. La fusione di questi due database, separati da un intervallo di tempo di parecchi anni, permette di ricavare ulteriori informazioni che per ora non sono ottenibili dai soli dati Gaia, che coprono un periodo di tempo troppo breve. In pratica, questo sottocatalogo (che in realtà è considerato il catalogo primario e viene indicato come TGAS ovvero “Tycho-Gaia Astrometric Solution”) fornisce per ogni oggetto i 5 parametri che ne danno la descrizione astrometrica completa, ovvero: la posizione sulla volta celeste (angoli AR e dec), la parallasse (e quindi la distanza) e il “moto proprio” o velocità apparente sia in ascensione retta che in declinazione. Combinati con la misura di velocità radiale, questi dati permettono di descrivere completamente la posizione e il movimento di un corpo nelle tre dimensioni.

 Inoltre, il catalogo contiene anche le curve di luce e le caratteristiche di oltre 3000 stelle variabili, studiate da Gaia nelle prime fasi di attività scientifiche; si tratta di 599 Cefeidi e 2595 RR Lyeae, importanti per definire le “candele standard” che permettono di ricavare le distanze di ammassi stellari e di galassie troppo lontani per poter essere misurate direttamente col metodo della parallasse. Infine, ci sono anche le posizioni e le magnitudini di circa 2150 Quasar, oggetti lontanissimi e importanti per definire un sistema di riferimento “assoluto” sulla volta celeste.

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Per quanto riguarda la precisione dei dati nel catalogo TGAS, per il 50% delle sorgenti la misura di posizione e di parallasse è migliore di 0,32 millesimi di secondo d’arco (mas), valore che scende a 0,20 mas sul 10% delle misure migliori (0,24 mas per la parallasse).

In effetti, anche se simili incertezze sono migliori rispetto a quelle di Hipparcos (1 mas o più), siamo ancora lontani dai valori previsti a fine missione, ovvero 0,1 mas per il 10% delle sorgenti e meno di 0,01 mas (10 micro-secondi d’arco) per l’1% delle sorgenti, quelle più luminose e più spesso osservate. Vedremo se, nelle prossime edizioni del catalogo, ci si avvicinerà a queste  specifiche.

 Anche le misure fotometriche, per quanto precise, sono per ora lontane dai valori ideali previsti; il grafico sottostante mostra che, rispetto alla situazione ideale prevista a fine missione (curva verde) i dati reali se ne discostano nettamente, specialmente per le stelle di media luminosità (magnitudine compresa tra 9 e 13), la cui luminosità presenta una incertezza che è circa un ordine di grandezza maggiore.

La curva rossa, che assume un ulteriore errore di calibrazione d 0.003 magnitudini sui dati, approssima meglio l’andamento reale in un paio di punti. Tutto questo può essere riconducibile al disturbo introdotto dalle ben note  infiltrazioni di luce (“stray light”) di cui abbiamo parlato più volte.

Durante la conferenza stampa, Anthony Brown (Gaia Data Processing and Analysis Consortium, Leiden University) ha mostrato questa impressionante mappa del cielo in coordinate galattiche, basata sui dati Gaia (i livelli di grigio riflettono la densità stellare e i punti luminosi non sono stelle ma ammassi.

Gisella Clementini  ha parlato delle enormi ripercussioni che avranno le misure di parallasse sulle Cefeidi e RR Lyrae, sottolineando l’eccellente qualità delle curve di luce fotometriche ottenute. Ha anche mostrato questa interessante mappa sull’alone stellare che circonda la Grande Nube di Magellano, più esteso di quanto si credesse (OGLE IV è una precedente survey condotta da Terra mentre i punti rossi sono le nuove scoperte di Gaia):

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nella sessione domande/risposte è stato evidenziato come il numero di stelle nel catalogo sia maggiore di quanto aspettato, tenendo conto del problema degli “stray light” che limitano la magnitudine massima raggiunta. In pratica, Gaia ha scoperto 400 milioni di nuove stelle, principalmente grazie alla maggiore risoluzione rispetto ai telescopi a Terra; è come avere scoperto un’altra galassia dentro la Via Lattea!

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