L'osservatorio spaziale Gaia dell'ESA è una missione ambiziosa per costruire una mappa tridimensionale della nostra galassia effettuando misurazioni ad alta precisione di oltre un miliardo di stelle. Però, nel suo viaggio per mappare soli lontani, Gaia sta rivoluzionando un campo molto più vicino a casa. Mappando accuratamente le stelle, sta aiutando i ricercatori a rintracciare gli asteroidi perduti.

Usare le stelle per individuare gli asteroidi

Gaia traccia la galassia scansionando ripetutamente l'intero cielo. Nel corso della sua missione programmata, ha osservato ciascuna delle sue oltre un miliardo di stelle bersaglio circa 70 volte per studiare come la loro posizione e luminosità cambiano nel tempo.

Le stelle sono così lontane dalla Terra che i loro movimenti tra le immagini sono molto piccoli, ecco perché Gaia deve misurare le loro posizioni in modo così accurato da notare persino una differenza. Però, a volte Gaia individua deboli sorgenti luminose che si spostano notevolmente da un'immagine di una certa regione del cielo alla successiva, o sono anche solo individuati in una singola immagine prima di scomparire.

Per muoverti nel campo visivo di Gaia così velocemente, questi oggetti devono essere posizionati molto più vicino alla Terra.

Controllando le posizioni di questi oggetti rispetto ai cataloghi dei corpi conosciuti del Sistema Solare, molti di questi oggetti risultano essere noti asteroidi. Alcuni, però, vengono identificati come potenziali nuovi rilevamenti e vengono quindi seguiti dalla comunità di astronomia attraverso il Gaia Follow-Up Network for Solar System Objects. Attraverso questo processo, Gaia ha scoperto con successo nuovi asteroidi.

Perso e trovato

Queste osservazioni dirette di asteroidi sono importanti per gli scienziati del sistema solare. Però, Le misurazioni altamente accurate di Gaia delle posizioni delle stelle forniscono un'immagine ancora più incisiva, ma indiretto, vantaggio per il monitoraggio degli asteroidi.

"Quando osserviamo un asteroide, osserviamo il suo movimento rispetto alle stelle di sfondo per determinarne la traiettoria e prevedere dove sarà in futuro, " afferma Marco Micheli del Near-Earth Object Coordination Center dell'ESA. "Ciò significa che più accuratamente conosciamo le posizioni delle stelle, più affidabile possiamo determinare l'orbita di un asteroide che passa davanti a loro."

In collaborazione con l'Osservatorio Europeo Meridionale (ESO), Il team di Marco ha preso parte a una campagna di osservazione mirata al TC4 2012, un piccolo asteroide che doveva passare vicino alla Terra. Sfortunatamente, da quando l'asteroide è stato avvistato per la prima volta nel 2012, era diventato sempre più debole mentre si allontanava dalla Terra, alla fine diventando inosservabile. Dove sarebbe apparso nel cielo al momento della prossima campagna non era ben noto.

"La possibile regione del cielo in cui potrebbe apparire l'asteroide era più grande dell'area che il telescopio poteva osservare in una volta, "dice Marco. "Quindi abbiamo dovuto trovare un modo per migliorare la nostra previsione di dove sarebbe stato l'asteroide".

"Ho ripensato alle osservazioni iniziali del 2012. Da allora Gaia aveva effettuato misurazioni più accurate delle posizioni di alcune stelle sullo sfondo delle immagini, e li ho usati per aggiornare la nostra comprensione della traiettoria dell'asteroide e prevedere dove sarebbe apparso".

"Abbiamo puntato il telescopio verso l'area prevista del cielo utilizzando i dati di Gaia e abbiamo trovato l'asteroide al nostro primo tentativo".

"Il nostro prossimo obiettivo era misurare con precisione la posizione dell'asteroide, ma avevamo pochissime stelle nella nostra nuova immagine da usare come riferimento. C'erano 17 stelle elencate in un vecchio catalogo e solo quattro stelle misurate da Gaia. Ho eseguito i calcoli utilizzando entrambi i set di dati."

"Più avanti nell'anno, quando l'asteroide era stato osservato più volte da altre squadre e la sua traiettoria era meglio conosciuta, è diventato chiaro che le misurazioni che ho effettuato utilizzando solo quattro stelle Gaia erano state molto più accurate di quelle che utilizzavano le 17 stelle. Questo è stato davvero incredibile".

Mantenere la Terra al sicuro

Questa stessa tecnica viene applicata agli asteroidi che non sono mai stati persi, consentendo ai ricercatori di utilizzare i dati di Gaia per determinare le loro traiettorie e le proprietà fisiche in modo più accurato che mai.

Questo li sta aiutando ad aggiornare i modelli di popolazione di asteroidi e ad approfondire la nostra comprensione di come si sviluppano le orbite degli asteroidi, Per esempio, misurando sottili effetti dinamici che giocano un ruolo chiave nello spingere piccoli asteroidi in orbite che potrebbero vederli scontrarsi con la Terra.

Ballando con la luce del giorno

Per effettuare misurazioni così accurate delle posizioni di altre stelle, Gaia ha un rapporto complicato con il nostro.

Gaia orbita attorno al secondo punto di Lagrange, L2, del sistema Sole-Terra. Questa posizione mantiene il sole, Terra e Luna tutte dietro Gaia, permettendogli di osservare un'ampia porzione di cielo senza la loro interferenza. È anche in un ambiente con radiazione termica uniforme e sperimenta una temperatura stabile.

Però, Gaia non deve cadere completamente nell'ombra della Terra, poiché l'astronave dipende ancora dall'energia solare. Poiché l'orbita attorno al punto L2 è instabile, piccoli disturbi possono accumularsi e vedere il veicolo spaziale dirigersi verso un'eclissi.

Il team di controllo di volo di Gaia presso il centro di controllo della missione ESOC dell'ESA a Darmstadt è responsabile di apportare correzioni alla traiettoria del veicolo spaziale per mantenerlo nell'orbita corretta e fuori dall'ombra della Terra. Assicurano che Gaia rimanga uno dei veicoli spaziali più stabili e precisi di sempre. Il 16 luglio 2019, il team ha eseguito con successo una manovra cruciale per evitare l'eclissi, spostando Gaia nella fase estesa della sua missione e permettendole di continuare a scrutare il cielo per diversi anni.