La vista a tutto cielo di Gaia della nostra Via Lattea e delle galassie vicine, sulla base di misurazioni di quasi 1,7 miliardi di stelle. La mappa mostra la luminosità totale e il colore delle stelle osservate dal satellite ESA in ogni porzione di cielo tra luglio 2014 e maggio 2016. Le regioni più luminose indicano concentrazioni più dense di stelle particolarmente luminose, mentre le regioni più scure corrispondono a zone del cielo dove si osservano meno stelle luminose. La rappresentazione del colore si ottiene combinando la quantità totale di luce con la quantità di luce blu e rossa registrata da Gaia in ogni lembo di cielo. La struttura orizzontale luminosa che domina l'immagine è il piano galattico, il disco appiattito che ospita la maggior parte delle stelle della nostra Galassia domestica. Al centro dell'immagine, il centro galattico appare vivido e brulicante di stelle. Le regioni più scure del piano galattico corrispondono a nubi in primo piano di gas e polvere interstellari, che assorbono la luce delle stelle più lontane, dietro le nuvole. Molti di questi nascondono asili nido stellari dove stanno nascendo nuove generazioni di star. Sparsi sull'immagine ci sono anche molti ammassi globulari e aperti - raggruppamenti di stelle tenute insieme dalla loro gravità reciproca, così come intere galassie oltre la nostra. I due oggetti luminosi in basso a destra dell'immagine sono le Grandi e Piccole Nubi di Magellano, due galassie nane in orbita attorno alla Via Lattea. In piccole aree dell'immagine in cui non erano disponibili informazioni sul colore - in basso a sinistra del centro galattico, in alto a sinistra della Piccola Nube di Magellano, e nella parte superiore della mappa è stato assegnato un valore equivalente in scala di grigi. Il secondo rilascio dei dati di Gaia è stato reso pubblico il 25 aprile 2018 e include la posizione e la luminosità di quasi 1,7 miliardi di stelle, e la parallasse, moto proprio e colore di oltre 1,3 miliardi di stelle. Include anche la velocità radiale di oltre sette milioni di stelle, la temperatura superficiale di oltre 100 milioni di stelle, e la quantità di polvere interposta tra noi e di 87 milioni di stelle. Ci sono anche più di 500 000 fonti variabili, e la posizione di 14 099 oggetti noti del Sistema Solare, la maggior parte dei quali asteroidi, inclusi nella versione. Crediti:Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC); A. Moitinho / A. F. Silva / M. Barros / C. Barata, Università di Lisbona, Portogallo; H. Savietto, Ricerca sulla forcella, Portogallo.
La missione Gaia dell'ESA ha prodotto il catalogo di stelle più ricco fino ad oggi, comprese misurazioni ad alta precisione di quasi 1,7 miliardi di stelle e rivelando dettagli inediti della nostra galassia domestica.
Una moltitudine di scoperte sono all'orizzonte dopo questo tanto atteso rilascio, che si basa su 22 mesi di rilevamento del cielo. I nuovi dati includono posizioni, indicatori di distanza e moti di oltre un miliardo di stelle, insieme a misurazioni ad alta precisione degli asteroidi all'interno del nostro Sistema Solare e delle stelle oltre la nostra Via Lattea.
L'analisi preliminare di questi dati fenomenali rivela dettagli fini sulla composizione della popolazione stellare della Via Lattea e su come si muovono le stelle, informazioni essenziali per indagare sulla formazione e l'evoluzione della nostra Galassia natale.
"Le osservazioni raccolte da Gaia stanno ridefinendo le basi dell'astronomia, " dice Günther Hasinger, Direttore scientifico dell'ESA.
"Gaia è una missione ambiziosa che si basa su un'enorme collaborazione umana per dare un senso a un grande volume di dati altamente complessi. Dimostra la necessità di progetti a lungo termine per garantire progressi nella scienza e tecnologia spaziale e per implementare missioni scientifiche ancora più audaci. dei prossimi decenni».
Gaia è stata lanciata nel dicembre 2013 e ha iniziato le operazioni scientifiche l'anno successivo. Il primo rilascio di dati, sulla base di poco più di un anno di osservazioni, è stato pubblicato nel 2016; conteneva distanze e moti di due milioni di stelle.
Il nuovo rilascio dei dati, che copre il periodo compreso tra il 25 luglio 2014 e il 23 maggio 2016, fissa le posizioni di quasi 1,7 miliardi di stelle, e con una precisione molto maggiore. Per alcune delle stelle più luminose del sondaggio, il livello di precisione equivale a osservatori legati alla Terra che sono in grado di individuare una moneta Euro che giace sulla superficie della Luna.
Con queste misurazioni accurate è possibile separare la parallasse delle stelle, un apparente spostamento del cielo causato dall'orbita annuale della Terra attorno al Sole, dai loro veri movimenti attraverso la Galassia.
Il nuovo catalogo elenca la parallasse e la velocità nel cielo, o moto proprio, per più di 1,3 miliardi di stelle. Dalle misurazioni di parallasse più accurate, circa il dieci per cento del totale, gli astronomi possono stimare direttamente le distanze delle singole stelle.
"Il secondo rilascio di dati Gaia rappresenta un enorme balzo in avanti rispetto al satellite Hipparcos dell'ESA, Il predecessore di Gaia e la prima missione spaziale per l'astrometria, che ha rilevato circa 118 000 stelle quasi trent'anni fa, "dice Anthony Brown dell'Università di Leiden, Paesi Bassi.
La vista a tutto cielo di Gaia della nostra Via Lattea e delle galassie vicine. Le mappe mostrano la luminosità totale e il colore delle stelle (in alto), la densità totale delle stelle (al centro) e la polvere interstellare che riempie la Galassia (in basso). Queste immagini si basano sulle osservazioni effettuate dal satellite dell'ESA in ogni porzione di cielo tra luglio 2014 e maggio 2016, che sono stati pubblicati come parte della seconda pubblicazione dei dati di Gaia il 25 aprile 2018. Credito:Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC); In alto e al centro: A. Moitinho / A. F. Silva / M. Barros / C. Barata, Università di Lisbona, Portogallo; H. Savietto, Ricerca sulla forcella, Portogallo; In basso:Gaia Coordination Unit 8; M. Fouesneau / C. Bailer-Jones, Istituto Max Planck per l'astronomia, Heidelberg, Germania.
Anthony è il presidente del Gaia Data Processing and Analysis Consortium Executive, sovrintendendo alla grande collaborazione di circa 450 scienziati e ingegneri del software a cui è affidato il compito di creare il catalogo Gaia dai dati satellitari.
"Il solo numero di stelle, con le loro posizioni e movimenti, renderebbe il nuovo catalogo di Gaia già abbastanza sorprendente, " aggiunge Antonio.
"Ma c'è di più:questo catalogo scientifico unico include molti altri tipi di dati, con informazioni sulle proprietà delle stelle e di altri oggetti celesti, rendendo questa versione davvero eccezionale."
Qualcosa per tutti
Il set di dati completo fornisce una vasta gamma di argomenti per la comunità dell'astronomia.
Oltre alle posizioni, i dati includono informazioni sulla luminosità di tutte le stelle rilevate e misurazioni del colore di quasi tutte, oltre a informazioni su come la luminosità e il colore di mezzo milione di stelle variabili cambiano nel tempo. Contiene anche le velocità lungo la linea di vista di un sottoinsieme di sette milioni di stelle, le temperature superficiali di circa cento milioni e l'effetto della polvere interstellare su 87 milioni.
Gaia osserva anche oggetti nel nostro Sistema Solare:il secondo rilascio di dati comprende le posizioni di oltre 14 000 asteroidi conosciuti, che permette la determinazione precisa delle loro orbite. Un campione di asteroidi molto più grande sarà compilato nelle future versioni di Gaia.
Più lontano, Gaia si è avvicinata alle posizioni di mezzo milione di quasar distanti, galassie luminose alimentate dall'attività dei buchi neri supermassicci nei loro nuclei. Queste fonti sono utilizzate per definire un quadro di riferimento per le coordinate celesti di tutti gli oggetti nel catalogo Gaia, qualcosa che viene normalmente fatto nelle onde radio ma ora per la prima volta è disponibile anche nelle lunghezze d'onda ottiche.
Si prevede che importanti scoperte arriveranno una volta che gli scienziati inizieranno a esplorare la nuova versione di Gaia. Un primo esame effettuato dal consorzio dei dati per convalidare la qualità del catalogo ha già svelato alcune sorprese promettenti, comprese nuove intuizioni sull'evoluzione delle stelle.
Archeologia Galattica
"I nuovi dati di Gaia sono così potenti che i risultati entusiasmanti ci stanno saltando addosso, " dice Antonella Vallenari dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dell'Osservatorio Astronomico di Padova, Italia, vicepresidente del consiglio di amministrazione del consorzio di elaborazione dati.
"Per esempio, abbiamo costruito il diagramma di Hertzsprung-Russell più dettagliato mai realizzato su tutto il cielo e possiamo già individuare alcune tendenze interessanti. Sembra che stiamo inaugurando una nuova era dell'archeologia galattica".
Prende il nome dai due astronomi che lo idearono all'inizio del XX secolo, il diagramma di Hertzsprung-Russell confronta la luminosità intrinseca delle stelle con il loro colore ed è uno strumento fondamentale per studiare le popolazioni di stelle e la loro evoluzione.
Una nuova versione di questo diagramma, basato su quattro milioni di stelle entro cinquemila anni luce dal Sole selezionato dal catalogo Gaia, rivela molti dettagli fini per la prima volta. Ciò include la firma di diversi tipi di nane bianche - i resti morti di stelle come il nostro Sole - in modo tale che si possa fare una differenziazione tra quelle con nuclei ricchi di idrogeno e quelle dominate dall'elio.
In combinazione con le misurazioni Gaia delle velocità delle stelle, il diagramma consente agli astronomi di distinguere tra varie popolazioni di stelle di età diverse che si trovano in diverse regioni della Via Lattea, come il disco e l'aureola, e che si è formato in modi diversi. Un ulteriore esame suggerisce che le stelle in rapido movimento che si ritiene appartengano all'alone racchiudono due popolazioni stellari originatesi attraverso due diversi scenari di formazione, richiedendo indagini più dettagliate.
"Gaia farà progredire notevolmente la nostra comprensione dell'Universo su tutte le scale cosmiche, " dice Timo Prusti, Scienziato del progetto Gaia all'ESA.
"Anche nelle vicinanze del Sole, qual è la regione che pensavamo di aver capito meglio, Gaia sta rivelando nuove ed entusiasmanti funzionalità."
Galassia in 3D
Per un sottoinsieme di stelle entro poche migliaia di anni luce dal Sole, Gaia ha misurato la velocità in tutte e tre le dimensioni, rivelando schemi nei movimenti delle stelle che orbitano attorno alla Galassia a velocità simili.
Studi futuri confermeranno se questi modelli sono collegati alle perturbazioni prodotte dalla barra galattica, una concentrazione più densa di stelle dalla forma allungata al centro della Galassia, dall'architettura del braccio a spirale della Via Lattea, o dall'interazione con galassie più piccole che si sono fuse con essa miliardi di anni fa.
Alla precisione di Gaia, è anche possibile vedere i moti delle stelle all'interno di alcuni ammassi globulari – antichi sistemi di stelle legati tra loro dalla gravità e trovati nell'alone della Via Lattea – e all'interno delle nostre galassie vicine, le Piccole e Grandi Nubi di Magellano.
I dati di Gaia sono stati utilizzati per derivare le orbite di 75 ammassi globulari e 12 galassie nane che ruotano attorno alla Via Lattea, fornendo informazioni importantissime per studiare l'evoluzione passata della nostra Galassia e del suo ambiente, le forze gravitazionali in gioco, e la distribuzione della sfuggente materia oscura che permea le galassie.
"Gaia è l'astronomia al suo meglio, "dice Fred Jansen, Responsabile della missione Gaia all'ESA.
"Gli scienziati saranno impegnati con questi dati per molti anni, e siamo pronti ad essere sorpresi dalla valanga di scoperte che sveleranno i segreti della nostra Galassia."
