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GAIA update: le ultime novità e curiosità

La croce di Einstein vista da Gaia
La croce di Einstein vista da Gaia credits: ESA/Gaia/DPAC

A che punto è la missione europea di astrometria spaziale? Ultime novità e curiosità.

 Sono passati 6 mesi dall'ultima volta che ne abbiamo parlato e il telescopio astrometrico GAIA ha continuato a raccogliere ininterrottamente una mole enorme di dati. Anche se manca più di un anno alla pubblicazione del primo catalogo parziale, molte notizie e curiosità sono apparse negli ultimi mesi; qui sotto ne abbiamo raccolte cinque.

 

La traiettoria nel cielo

 Per cominciare, quella che vediamo raffigurata qui sotto è la traiettoria apparente del telescopio spaziale, sullo sfondo del cielo stellato, da Natale 2013 a Gennaio di quest'anno. Come si ricorderà, dopo il lancio GAIA è stata collocata nella regione di librazione lagrangiana L2, a 1.5 milioni di Km dalla Terra in direzione opposta a quella del Sole. Perciò, nel corso di 1 anno, il telescopio segue la Terra nel suo movimento di rivoluzione e copre un arco completo nel cielo, attraversando lo zodiaco come fa anche il Sole, ma con uno sfasamento di 6 mesi e con delle evidenti oscillazioni dovute al fatto che il satellite non è realmente fermo nel punto L2 ma gli gira intorno, come se orbitasse attorno ad un pianeta virtuale.

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Moto apparente di Gaia sulla volta celeste nel corso del 2014 (i colori sono codificati in base alla data) - credits: Martin Altmann / ESA - processing: M. Di Lorenzo

 La mappa, basata sul catalogo Hipparcos (dal nome dell'astronomo ma anche del satellite predecessore di Gaia), mostra tutti gli astri visibili ad occhio nudo rappresentati in coordinate equatoriali; se la traiettoria fosse esattamente sull'eclittica, le posizioni consecutive di GAIA (rombi colorati in base alla scala sulla destra) dovrebbero tracciare una sinusoide con un discostamento massimo di 23.5° dall'equatore, invece l'andamento è leggermente diverso a causa delle suddette oscillazioni. Le osservazioni sulla posizione di Gaia sono effettuate continuamente con il sistema GBOT che comprende il telescopio di 2m "Liverpool" a La Palma (Canarie) e il VST da 2.6m sul Paranal, oltre ai "Las Cumbres telescopes", entrambi sulle Ande. Le misure devono essere molto precise (entro 20 millisecondi d'arco, ovvero circa 150m di incertezza alla distanza a cui si trova GAIA) onde convalidare le osservazioni di parallasse. I buchi nel percorso sono dovuti a mancate osservazioni dovute a periodi di Luna piena o maltempo.

 

La croce di Einstein

 Il 2015 è l'Anno Internazionale della Luce e il centesimo anniversario della teoria della relatività generale di Einstein. Usando la luce, Gaia può sondare le piccole deviazioni previste dalla Relatività Generale, non solo nel nostro sistema solare ma anche studiando in dettaglio la cosiddetta Croce di Einstein (Q2237 + 030),raffigurata in apertura e scoperta nel 1985, e una struttura analoga (HE0435-1223), scoperta nel 2002 e riportata qui sotto.

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Il sistema HE0435-1223 osservato da Hubble e Gaia - credits: ESA/Gaia/DPAC/C.Ducourant,J.Lecampion,A.Krone-Martins,L.Galluccio,F.Mignard

 Il cosiddetto "lensing gravitazionale" era stato postulato da Einstein come conseguenza della curvatura dello spazio-tempo in un campo gravitazionale ed è stato osservato per la prima volta nel 1979 in due quasar "gemelli", identificati come immagine sdoppiata di un unico oggetto la cui luce veniva deviata da una debole galassia interposta tra noi e il quasar. Le immagini qui sopra mostrano i due sistemi di lensing ripresi da Hubble, sovrapposte alle posizioni (punti neri) misurate da Gaia negli ultimi mesi ed elaborate con la procedura standard, come se si trattasse di oggetti putiformi. In entrambi i casi, le quattro immagini della lente, raccolte in meno di due secondi d'arco, sono stati registrate come quattro fonti indipendenti ad ogni passaggio nel campo di vista (FOV). Il nucleo della galassia in primo piano si vede anche nelle vicinanze del centro della croce Einstein ed è stata identificato come se fosse una stella, mentre non è stata rilevato in HE0435-1223. In entrambi i sistemi, la sorgente luminosa distante è un quasar, una galassia molto compatta situata a una distanza di circa 10 miliardi di anni luce (z = 1.7), mentre la galassia-lente che ne devia la luce è molto più vicina a noi, alcune centinaia di milioni di anni luce. Dato che quasar, galassia e osservatore sono quasi perfettamente allineati (entro 0.05 secondi d'arco) e data la doppia simmetria assiale della galassia, quattro raggi luminosi che ne attraversano il "bulge" vengono deviati verso di noi e ci danno l'illusione di vedere 4 quasar distinti; in realtà, sono immagini clonate dello stesso oggetto, come dimostra lo studio del loro spettri, con "red shift" identici. 

 Le magnitudini dei singoli oggetti variano da 17 a 19 e, come si vede, le osservazioni ripetute raccolte per diversi mesi sono consistenti tra loro; combinandole, è già possibile determinare la posizione assoluta di ciascun oggetto con una precisione di circa 50 mas (millisecondi d'arco) per la croce Einstein e anche meglio per la seconda sorgente. Entro la fine del 2015 ci saranno 9 nuove osservazioni di Q2237 + 030 e 16 per HE0435-1223 e le misure miglioreranno ulteriormente. Questa analisi preliminare di dati Gaia dimostra che la rivleazione funziona molto bene e può effettuare misurazioni indipendenti a precisione nominale. Si prevede che Gaia osserverà la maggior parte delle circa 100 conosciute lenti multi-immagine, scoprendone anche di nuove.

 

Fenomeni transienti

 La scoperta della prima supernova Gaia14aaa, nel settembre 2014, ha costituito il primo risultato fotometrico scientifico pubblicato per GAIA (PSA). Fino ad oggi, oltre 240 avvisi di possibili fenomenti transitori sono stati pubblicati; tra questi, supernove, variabili cataclismiche, nuclei galattici attivi e brillamenti di nane tipo M. Gaia osserva circa 50 milioni di oggetti al giorno e i dati vengono trasmessi a Terra quotidianamente. Una elaborazione rapida viene effettuata attraverso la sequenza iniziale di trattamento dei dati (IDT) che genera un catalogo preliminare astrometrico e fotometrico di tutte le fonti rilevate. Trovare i pochi transitori genuini tra queste osservazioni può assomigliare alla ricerca di 'un ago in un pagliaio' e realizzare una procedura di rilevamento efficace è vitale per individuare e pubblicare rapidamente gli avvisi fotometrici. Anche se l'individuazione dei candidati transitori è un processo in gran parte automatizzato, un controllo visivo è ancora necessario nella fase finale, con l'obiettivo di eliminare i falsi allarmi.

Gaia1

Credits: ESA/Gaia/DPAC/Photometric Science Alerts Team

 La figura sopra è un esempio di un grafico di visualizzazione dati sviluppato per aiutare a ricostruire l'ambiente del transitorio; esso mostra tutte le osservazioni Gaia (cerchi pieni) per Gaia15aaj; il nucleo della sua galassia ospite (stelle rosse) si trova in un raggio di 10 secondi d'arco intorno alla posizione del transitorio (allo scopo di rendere visibili le posizioni, una piccola dispersione è stata aggiunta alla posizione delle osservazioni Gaia); il colore è legato alla magnitudine di ciascuna osservazione e lo sfondo mostra un'immagine dal catalogo SDSS, con le posizioni di altre due sorgenti trovate nel catalogo (quadrati vuoti). La figura descrive il seguente scenario: a metà ottobre 2014 la galassia è stata osservata da Gaia nella banda del rosso ed è stato rilevato soltanto il nucleo, in accordoe accordo con la posizione di una galassia del catalogo SDSS. All'inizio del mese di gennaio 2015, la galassia è stata osservata di nuovo e in questo caso, insieme con il nucleo, Gaia rilevava una nuova fonte blu a circa 5 secondi d'arco dalla precedente osservazione. Una segnalazione è stata pubblicata come "candidato supernova" Gaia15aaj e, successivamente, Gaia ha osservato il candidato in due ulteriori occasioni, dimostrando che l'oggetto si stava indebolendo. Le giovani supernovae di solito mostrano emissione termica sui 10.000 K, da cui il caratteristico colore blu. Quando il materiale espulso dalla supernova espande, la luce rilevata diventa più debole e si arrossa e questo è esattamente ciò che Gaia ha osservato.

 

Un asteroide? una Luna?... no, è GAIA!

 Questa notizia ha fatto sorridere molti: lo scorso 27 Aprile il Minor Planet Center (MPC), un organismo della International Astronomical Union (IAU) che mira a raccogliere dati di osservazione sui "corpi minori" del sistema solare (asteroidi e comete), ha pubblicato le osservazioni di un nuovo asteroide ribattezzato 2015 HP116. Secondo le osservazioni effettuate dal telescopio Pan-STARRS alle Hawaii, questo oggetto risulta in orbita attorno alla Terra a 0,0109 UA di distanza e misura circa 1 metro di diametro. Ulteriori analisi dell'orbita hanno suggerito che 2015HP116 rimarrà legato al sistema Terra-Luna da ottobre 2014 a marzo 2019, di fatto una luna temporanea del nostro pianeta! Si noti che questo accade di frequente con alcuni asteroidi (ad esempio 2006 RH120). Poi finalmente, 13 ore dopo la pubblicazione, MPC ha pubblicato una ritrattazione in cui si annuncia che il nome 2015-H123 viene cancellato dal catalogo poichè si tratta dell'oggetto artificiale GAIA. (...)

 

L'universo nel computer

 L'università di Heidelberg ha appena rilasciato un software liberamente installabile, il "GAIA sandbox" che simula la posizione del satellite e permette di muoversi tridimensionalmente attraverso i campi stellari della Via Lattea fino alla superficie della Terra. La simulazione è alquanto spettacolare è OpenSource, e permette anche la visualizzazione in 3D con varie tecniche. Di seguito un paio schermate tratte dai video dimostrativi:

sandbox6

sandbox2 

 

Riferimenti:
- http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20150219
- http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20150409
- http://reves-d-espace.com/2015/05/15/une-nouvelle-lune-pour-la-terre-non-le-satellite-gaia
- http://www.zah.uni-heidelberg.de/de/gaia2/info-material-fuer-die-oeffentlichkeit-downloads/gaiasandbox/

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

Sito web: https://www.facebook.com/marco.lorenzo.58
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