Durante il rilevamento delle posizioni di oltre un miliardo di stelle, Anche la missione Gaia dell'ESA sta misurando il loro colore, una diagnostica chiave per studiare le proprietà fisiche delle stelle. Una nuova immagine fornisce un'anteprima della prima mappa all-sky a colori di Gaia, che verrà rilasciato nella sua massima risoluzione con la prossima versione dei dati nel 2018.

Le stelle sono disponibili in una varietà di colori che dipendono dalla loro temperatura superficiale, che è, a sua volta, determinata dalla loro massa e stadio evolutivo.

Le stelle massicce sono più calde e quindi brillano più intensamente con luce blu o bianca, a meno che non si stiano avvicinando alla fine della loro vita e si siano gonfiati in una supergigante rossa. Stelle di massa inferiore, Invece, sono più fresche e tendono ad apparire rosse.

La misurazione dei colori stellari è importante per risolvere una serie di domande, che vanno dalla struttura interna e composizione chimica delle stelle alla loro evoluzione.

Gaia, La missione di astrometria dell'ESA per compilare il catalogo più grande e preciso di posizioni e movimenti stellari fino ad oggi, ha anche registrato il colore delle stelle che osserva. Il satellite è stato lanciato nel dicembre 2013 e raccoglie dati scientifici da luglio 2014.

Uno sforzo speciale del Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC) è dedicato all'impegnativo tentativo di estrarre i colori stellari dai dati satellitari. Sebbene queste misurazioni saranno pubblicate con il secondo rilascio dei dati di Gaia nell'aprile 2018, un'anteprima a colori della mappa celeste di Gaia dimostra che il lavoro in corso sta procedendo bene.

La nuova mappa, sulla base dei dati preliminari di 18,6 milioni di stelle luminose prese tra luglio 2014 e maggio 2016, mostra il valore medio (mediano) dei colori di tutte le stelle osservate in ogni pixel. È utile guardarlo accanto alla sua mappa complementare, che mostra la densità delle stelle in ogni pixel, che è più alto lungo il Piano Galattico - la struttura approssimativamente orizzontale che si estende attraverso l'immagine, corrispondente alla regione più densamente popolata della nostra galassia, la Via Lattea, e più bassa verso i poli.

Anche se questa mappa è intesa solo come un antipasto per il trattamento completo dell'uscita del prossimo anno, che includerà circa cento volte più stelle, è già possibile individuare alcune caratteristiche interessanti.

Le regioni più rosse della mappa, si trova principalmente vicino al Centro Galattico, corrispondono ad aree scure nella mappa della densità:si tratta di nuvole di polvere che oscurano parte della luce stellare, soprattutto alle lunghezze d'onda blu, facendolo sembrare più rosso - un fenomeno noto come arrossamento.

È anche possibile vedere le due Nubi di Magellano – piccole galassie satellite della nostra Via Lattea – nella parte inferiore della mappa.

Il compito di misurare i colori è svolto dallo strumento fotometrico su Gaia. Questo strumento contiene due prismi che dividono la luce stellare nelle sue lunghezze d'onda costituenti, fornendo due spettri a bassa risoluzione per ogni stella:uno per il corto, o blu, lunghezze d'onda (330-680 nm) e l'altro per il lungo, o rosso, quelli (640-1050 nm). Gli scienziati confrontano quindi la quantità totale di luce negli spettri blu e rosso per stimare i colori stellari.

Per calibrare con precisione questi spettri, però, è necessario conoscere la posizione di ciascuna sorgente sul piano focale di Gaia con una precisione molto elevata – infatti, con una precisione che solo Gaia stessa può fornire.

Nell'ambito dello sforzo di estrarre parametri fisici dai dati inviati dal satellite, gli scienziati li alimentano con un algoritmo iterativo che confronta le immagini registrate delle stelle con modelli di come dovrebbero apparire tali immagini:di conseguenza, l'algoritmo fornisce una prima stima dei parametri della stella, come la sua posizione, luminosità, o colore. Raccogliendo più dati e fornendoli all'algoritmo, i modelli vengono costantemente migliorati e così anche i parametri stimati per ogni stella.

Il primo rilascio dei dati di Gaia, pubblicato nel settembre 2016, si basava su meno di un quarto della quantità totale di dati che saranno raccolti dal satellite durante la sua intera missione quinquennale, che dovrebbe osservare ogni stella in media 70 volte. Questa prima uscita, elencando posizioni nel cielo senza precedenti per 1.142 miliardi di stelle, insieme alla loro luminosità, non conteneva alcuna informazione sui colori stellari:ormai, non era stato possibile eseguire abbastanza iterazioni dell'algoritmo per stimare con precisione parametri aggiuntivi.

Mentre il satellite continua ad osservare più stelle, gli scienziati hanno ora avuto più tempo per fornire dati all'algoritmo iterativo per ottenere stime dei colori stellari, come quelli mostrati nella nuova mappa. Queste stime saranno convalidate, nei prossimi mesi, come parte dello sforzo complessivo di elaborazione dei dati che porta al secondo rilascio dei dati di Gaia.

Dalla prima pubblicazione dei dati, scienziati di tutto il mondo hanno utilizzato le misurazioni della luminosità di Gaia, ottenute sull'intera banda G, da 330 a 1050 nm – insieme a set di dati di altre missioni per stimare i colori stellari. Questi studi sono stati applicati a una varietà di argomenti, dalle stelle variabili e ammassi stellari della nostra Galassia alla caratterizzazione delle stelle nelle Nubi di Magellano.

L'anno prossimo, la seconda versione dei dati di Gaia includerà non solo la posizione e la luminosità della banda G, ma anche il colore blu e rosso per oltre un miliardo di stelle – oltre alle tanto attese stime di parallasse stellare e moti propri basati sulle misurazioni di Gaia per tutte le stelle osservate. Questo straordinario set di dati consentirà agli scienziati di approfondire i segreti della nostra Galassia, indagando sulla sua composizione, formazione ed evoluzione a un livello di dettaglio senza precedenti.