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Con el nuevo catálogo de Gaia, se abre un nuevo capítulo en la historia de nuestra Galaxia y sus vecinas

La misión de la Agencia Espacial Europea, que cartografía la Vía Láctea, ha revolucionado la limitada visión que teníamos del Cosmo. Muchas de las teorías anteriores se están replanteando gracias a los nuevos datos.

Junio, 2022

La misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) acaba de presentar sus últimos datos, ofreciendo información nueva y mejorada de casi 2.000 millones de estrellas de la Vía Láctea. Los resultados también permiten describir con mayor precisión insólitos ‘terremotos estelares’, la composición química o ‘ADN’ estelar o los movimientos de estos astros, además del crecimiento con material de galaxias vecinas. La gran cantidad de parámetros astrofísicos, su homogeneidad y extensión hacen de Gaia un catálogo exquisito para conocer la evolución química de la Galaxia.

Gaia observa estrellas desconocidas en el estudio más detallado de nuestra galaxia

ESA / SINC / Redacción SdE

Gaia es una misión de la ESA que tiene por objetivo crear el mapa multidimensional más preciso y completo de la Vía Láctea. Esto permite a los astrónomos reconstruir la estructura y la evolución pasada de nuestra galaxia durante miles de millones de años, además de comprender mejor el ciclo de vida de las estrellas y nuestro lugar en el universo.

En 2020 se publicó una versión temprana de la tercera publicación de datos (Early Data Release 3 o EDR3) de Gaia y hace unos días se ha presentado la versión completa (DR3) de esta tercera entrega, que incluye información inédita y mejorada de 1.800 millones de estrellas de nuestra galaxia. El catálogo incorpora nueva información, incluidas las composiciones químicas, temperaturas, colores, masas, edades y velocidad a la que se acercan o alejan las estrellas de nosotros (velocidad radial).

Gran parte de esta información proviene de los nuevos datos de espectroscopia ahora publicados, una técnica en la que la luz de las estrellas se divide en los colores que la componen (como un arcoíris). Asimismo, los datos incluyen subconjuntos especiales de estrellas, como aquellas que cambian de brillo con el tiempo.

Otra novedad en este conjunto de datos es el catálogo más grande hasta la fecha de estrellas binarias, miles de objetos del sistema solar, como los asteroides y las lunas de planetas, y millones de galaxias y cuásares situados fuera de la Vía Láctea.

Terremotos estelares

Uno de los descubrimientos más sorprendentes que se ha efectuado gracias a estos nuevos datos es que Gaia puede detectar terremotos estelares (pequeños movimientos registrados en la superficie de una estrella) que cambian la forma de las estrellas, algo para lo que originalmente el observatorio no se había diseñado.

Anteriormente, Gaia ya había encontrado oscilaciones radiales que ocasionaban que las estrellas aumentaran y redujeran su tamaño de forma periódica mientras mantenían su forma esférica. Pero ahora también ha detectado otras vibraciones que pueden considerarse como tsunamis a gran escala. Estas oscilaciones no radiales alteran la forma global de la estrella y, por lo tanto, son más difíciles de detectar.

Los responsables de la misión han descubierto potentes terremotos estelares no radiales en miles de estrellas. Gaia también ha detectado estas vibraciones en estrellas donde rara vez se habían visto con anterioridad. A pesar de que estas estrellas no deberían registrar ningún terremoto conforme a la teoría actual, la nave los ha detectado en su superficie.

“Los terremotos estelares nos brindan mucha información sobre las estrellas, especialmente sobre su funcionamiento interno. Gaia inaugura una mina de oro para la asterosismología de estrellas masivas”, explica uno de los miembros de la colaboración Gaia, Conny Aerts, de la Universidad Ku Leuven en Bélgica.

Cuatro mapas del cielo realizados con los nuevos datos de Gaia (velocidad radial, ésta con movimiento de estrellas hacia nosotros —azul— o alejándose —rojo—, polvo interestelar y mapa químico). / Imagen: ESA/Gaia/DPAC/IGO

El ADN de las estrellas

La composición de las estrellas nos puede brindar información acerca de su lugar de nacimiento y su trayectoria posterior y, por lo tanto, acerca de la historia de la Vía Láctea. Con la publicación de estos datos, Gaia presenta el mayor mapa químico de nuestra galaxia junto a los movimientos 3D, que van desde nuestro vecindario solar hasta las galaxias más pequeñas que rodean a la nuestra.

Algunas estrellas contienen más metales pesados que otras. Durante el Big Bang, solo se formaron elementos ligeros (hidrógeno y helio). Los más pesados, los metales, se crean dentro de las estrellas, y cuando estas mueren, los liberan en el gas y polvo que encontramos en el medio interestelar, a partir del cual se forman nuevas estrellas. La formación activa de estrellas y su muerte permiten la existencia de un entorno más rico en metales. Por lo tanto, la composición química de una estrella es un poco como su ADN y nos ofrece información crucial sobre su origen.

Gracias a Gaia, observamos que algunas estrellas de nuestra galaxia están compuestas de material primordial, mientras que otras, como nuestro Sol, contienen materia enriquecida de generaciones anteriores de estrellas. Las que se encuentran más próximas al centro y al plano de nuestra galaxia son más ricas en metales en comparación con las estrellas situadas a una mayor distancia. Gaia también ha identificado estrellas que provenían inicialmente de galaxias distintas a la nuestra, basándose en su composición química.

“Nuestra galaxia es un hermoso crisol de estrellas”, explica Alejandra Recio-Blanco, miembro de la colaboración Gaia en el Observatoire de la Côte d’Azur de Francia. “Y esta diversidad es extremadamente importante, ya que nos narra la historia de la formación de nuestra galaxia. Revela los procesos de migración dentro de ella y la acreción [crecimiento por adición de materia] de galaxias externas. Además muestra claramente que nuestro Sol y todos nosotros pertenecemos a un sistema en continuo cambio, formado gracias a la reunión de estrellas y gas procedente de distintos orígenes”.

Estrellas binarias, asteroides y cuásares

Otros artículos que también se publican ahora reflejan la amplitud y profundidad de los descubrimientos de Gaia. Un nuevo catálogo de estrellas binarias presenta la masa y evolución de más de 800.000 sistemas binarios, mientras que otro trabajo sobre asteroides que comprende 156.000 cuerpos rocosos profundiza en el origen de nuestro sistema solar.

Gaia también revela información sobre 10 millones de estrellas variables y macromoléculas misteriosas entre estrellas, así como sobre cuásares y galaxias situadas más allá de nuestro propio vecindario cósmico.

“A diferencia de otras misiones enfocadas a objetos específicos, Gaia es un survey o sondeo astronómico. Esto significa que, durante la inspección periódica de todo el cielo con miles de millones de estrellas, Gaia llevará a cabo descubrimientos que otras misiones más especializadas no podrían hacer. Es uno de sus puntos fuertes. Estamos impacientes por ver cómo la comunidad astronómica se sumerge en nuestros nuevos datos para obtener más información de la que podríamos imaginar sobre nuestra galaxia y su entorno”, apunta Timo Prusti, científico del proyecto de Gaia en la ESA. (Fuente: ESA / SINC)

Los nuevos datos de Gaia

En diciembre de 2020, la publicación preliminar de datos 3 de Gaia aportó el estudio astrométrico y fotométrico más grande y preciso hasta la fecha. Ahora la publicación de datos 3 completa contiene:

• El estudio de espectroscopia de baja resolución más grande hasta ahora.

• El estudio de velocidad radial más grande jamás realizado.

• La colección más grande de datos astrofísicos de las estrellas de la Vía Láctea.

• En el caso de un gran número de clases de estrellas variables: el estudio más grande jamás realizado.

• Estudio de estrellas binarias que supera todo el trabajo realizado al respecto en los últimos dos siglos.

• Estudio de asteroides de extremada precisión que combina sus composiciones con sus órbitas.

• Primer estudio de todo el cielo efectuado desde el espacio cuásares y de la forma de las galaxias en el Universo local.

• Estudio fotométrico de la galaxia de Andrómeda.


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Gaia: el Google Maps de la Vía Láctea publica los espectros de 200 millones de estrellas

Josep Manel Carrasco Martínez / Mercè Romero Gómez

Al leer noticias de astronomía, nos maravillamos con la gran cantidad de información que somos capaces de obtener del Universo. A veces incluso nos preguntamos: “¿Y eso cómo lo saben, si nadie ha ido allí para verlo?”. Al intentar descubrir la respuesta a esta pregunta, descubrimos que muchos de los conocimientos que adquirimos últimamente de nuestra Galaxia, utilizan datos de una misión espacial llamada Gaia.

Pues bien, estamos de enhorabuena. La Agencia Espacial Europea publicó el 13 de junio de 2022 nuevos datos de esta misión. Estos datos son ahora mucho más precisos y completos y añaden algo excepcional, los espectros de 200 millones de estrellas de nuestra galaxia. Los espectros son como las huellas dactilares de las estrellas y con ellos podremos saber cómo son de forma precisa. Sin duda, nos esperan muchas más noticias interesantes en los próximos años gracias a Gaia.

Mapa de la materia que hay entre las estrellas de la Vía Láctea obtenido con el más reciente catálogo de Gaia. ESA

Los súper poderes de Gaia

Muchas veces se ha descrito Gaia como el “Google Maps” de la Galaxia. Y con justa razón. Con Gaia, podemos saber la posición y distancia de cada estrella. El objetivo es conocer todas las calles de nuestro vecindario cósmico, sabiendo dónde está cada bloque de pisos (estrellas en nuestro caso). Gaia puede medir la posición de las estrellas con una precisión equivalente a poder distinguir desde la Tierra el ojo de un astronauta en la Luna.

Además, Gaia también mide la cantidad de luz que recibimos de las estrellas. Al comparar esta información, podemos empezar a maravillarnos con grandiosas estrellas que, a pesar de su lejanía, emiten tanta luz que las seguimos viendo brillantes en el cielo. También puede ocurrir lo contrario, que estrellas que creíamos similares al Sol, en realidad sean mucho más pequeñas al estar mucho más cerca de lo esperado. Incluso algunas cambian de brillo debido a terremotos estelares o pertenecen a sistemas de más de una estrella.

En realidad, el mapa tridimensional de Gaia es más ambicioso aún. ¿Se imagina que Google Maps incorporara una opción para saber cuánto se separan unas casas de otras debido al minúsculo movimiento de las placas tectónicas? Pues bien, a pesar de que a lo largo de una vida humana es muy difícil apreciarlo, las estrellas se mueven alrededor de la Galaxia.

Gaia es capaz de detectar este pequeño movimiento de las estrellas con una precisión equivalente a poder apreciar cómo le crecen las uñas al astronauta de antes sobre la Luna. Esto es muy útil para saber hacia dónde van las estrellas, dónde se formaron o conocer cómo está distribuida la materia que atrae a las estrellas.

Las habilidades de Gaia no acaban aquí. El color de las estrellas nos da información de su temperatura sin necesidad de ir allí. Éste es el mismo fenómeno que vemos al calentar una pieza de hierro para poder moldearla a nuestro antojo. Al subir más y más su temperatura, los objetos empiezan a emitir luz, primero de un color rojizo, cambiando su color gradualmente a un tono más blanquecino e incluso azulado.

Contenido de la tercera publicación de datos de Gaia. ESA/Gaia/DPAC

El color de 200 millones de estrellas desvela nueva información

Gaia obtiene la información de color mediante dos espectros de baja resolución (uno en el rango azul y otro en el rango rojo). Estos espectros se publican por primera vez para más de 200 millones de estrellas en este último conjunto de datos. Gracias a ellos, podemos conocer los parámetros astrofísicos de las estrellas (no sólo su temperatura, sino también su gravedad superficial, composición química o absorción interestelar). Sería equivalente a conocer las huellas dactilares y el carné de identidad de los habitantes del “Google Maps” galáctico.

Podemos utilizar también estos espectros para simular cómo se verían las estrellas con cualquier telescopio, en nuestros colores favoritos. Así, el amplio catálogo de Gaia se puede utilizar como referencia para cualquier instrumento astronómico presente o futuro. Por ejemplo, podemos simular cómo se verían los objetos de Gaia con el telescopio James Webb antes incluso de que se publiquen sus primeras imágenes. También podemos simular observaciones con futuros satélites (como Euclid).

Otros espectros de Gaia, con mayor resolución, nos proporcionan la velocidad de alejamiento (o acercamiento) de cada objeto. En los últimos datos publicados ya disponemos de estas velocidades para 30 millones de objetos. Esto representa la muestra más grande de estrellas con toda su información dinámica completa.

Los espectros de alta resolución para un millón de objetos también se han publicado en este último conjunto de datos. Los mapas de velocidades hacia el centro galáctico nos muestran, con un detalle sin precedentes, la dinámica de los brazos espirales y la estructura barrada de la zona central de la Galaxia.

Con todos estos datos empezamos a saber realmente cómo es cada habitante de nuestro vecindario galáctico.

La aceleración del Sol hacia el centro galáctico

En la actualidad, Gaia ya ha revolucionado la limitada visión que teníamos de nuestra Galaxia. Muchas de las teorías anteriores se están replanteando gracias a estos nuevos datos.

La determinación de la aceleración del Sol hacia el centro galáctico y la identificación de corrientes estelares son otros ejemplos donde Gaia está contribuyendo. Por ejemplo, hemos detectado que las estrellas cercanas al Sol todavía están influidas por las perturbaciones que provocó el último paso cercano de la galaxia enana de Sagitario. Gaia incluso ha demostrado que existen estrellas en nuestro entorno que hace más de diez mil millones de años pertenecían a otra galaxia, bautizada como Gaia-Enceladus.

El futuro encuentro con la galaxia de Andrómeda

Con la publicación del nuevo catálogo de Gaia con unos 1,800 millones de objetos, abrimos un nuevo capítulo en la historia de nuestra Galaxia y sus vecinas. Gracias a él tendremos información completa de multitud de estrellas binarias, objetos variables, otras galaxias y cuásares, asteroides, exoplanetas, regiones con mucho material interestelar, etc. La gran cantidad de parámetros astrofísicos, su homogeneidad y extensión hacen de Gaia un catálogo exquisito para conocer la evolución química de la Galaxia.

Además, se publica también un catálogo de estrellas variables alrededor de la galaxia de Andrómeda. Estos datos permitirán determinar con precisión su distancia y evolución hacia su futuro encuentro con nuestra Galaxia, dentro de 4,000 millones de años.

Gaia está preparada para escribir un nuevo capítulo sobre la formación y evolución de la Vía Láctea. Tendremos que estar atentos a las nuevas noticias, ahora que ya sabemos cómo es posible conocer tantas cosas desde este pequeño rincón del Cosmos.

Posición de los asteroides que ha observado Gaia en el momento de la publicación de los nuevos datos. El anillo azulado corresponde al cinturón de asteroides y las dos nubes rojizas a los asteroides troyanos de Júpiter. ESA/Gaia/DPAC
[Josep Manel Carrasco Martínez: astrónomo y profesor asociado de la Universidad de Barcelona. Miembro del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Universitat de Barcelona. // Mercè Romero Gómez: profesora en astronomía y astrofísica, Universitat de Barcelona. Fuente: The Conversation; texto reproducido bajo la licencia Creative Commons.]

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