Sabato 3 Dicembre 2016
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Primo catalogo Gaia: ci siamo!

Rappresentazione artistica di Gaia
Rappresentazione artistica di Gaia Copyright: ESA - Processing: M. Di Lorenzo (DILO)

Oggi è il giorno fatidico, con la pubblicazione del "Gaia Data Release 1" (Gaia DR1), contenente informazioni fotometriche e astrometriche di oltre 1 miliardo di oggetti celesti con una precisione inedita.

 Gaia è il satellite astrometrico europeo, lanciato nel Dicembre 2013 e al quale abbiamo dedicato numerosi articoli (riportati nella "sitografia interna" in fondo); due settimane fa abbiamo parlato della grande attesa per la pubblicazione del primo catalogo astrofotometrico dopo due anni di paziente attività e ora ci siamo. Inutile dire che quella di oggi rimarrà una data storica per l'astronomia: la conferenza stampa celebrativa potrà essere seguita in diretta dalle 11.30 ora italiana in questa pagina oppure direttamente su YouTube. Nel paragrafo finale, a partire dal primo pomeriggio, verranno aggiunti gli aggiornamenti man mano che le notizie arriveranno.

 Addendum: su Youtube è possibile vedere la registrazione della press conference di stamattina.

 

Il catalogo DR1

 Cominciamo col dire che questo primo catalogo è solo un assaggio delle potenzialità di GAIA; lungi dall'essere quello definitivo, si basa sui dati raccolti nei primi 14 mesi di attività, dal 25 Luglio 2014 al 16 Settembre 2015. La missione GAIA sta proseguendo e dovrebbe concludersi nel 2018/19; altri tre cataloghi, sempre più precisi e completi, verranno pubblicati con cadenza approssimativamente annuale; infine il catalogo definitivo dovrebbe uscire tra 6 anni (si veda il calendario pianificato).

 Vediamo cosa contiene questo primo catalogo. Per cominciare, sono riportate luminosità e posizione di oltre 1.1 miliardi di sorgenti puntiformi (per la precisione, 1142679769 oggetti); nel dettaglio, per ciascuno di essi, sono disponibili la magnitudine ‘G’, l'ascensione retta e la declinazione. Inoltre, per un sottoinsieme di circa 2 milioni di sorgenti (2057050 è il numero esatto), le misure di Gaia sono state combinate col catalogo Tycho già disponibile da tempo ed in parte realizzato a partire dai dati raccolti circa 25 anni fa dal predecessore di Gaia, il satellite Hipparcos. La fusione di questi due database, separati da un intervallo di tempo di parecchi anni, permette di ricavare ulteriori informazioni che per ora non sono ottenibili dai soli dati Gaia, che coprono un periodo di tempo troppo breve. In pratica, questo sottocatalogo (che in realtà è considerato il catalogo primario e viene indicato come TGAS ovvero "Tycho-Gaia Astrometric Solution") fornisce per ogni oggetto i 5 parametri che ne danno la descrizione astrometrica completa, ovvero: la posizione sulla volta celeste (angoli AR e dec), la parallasse (e quindi la distanza) e il "moto proprio" o velocità apparente sia in ascensione retta che in declinazione. Combinati con la misura di velocità radiale, questi dati permettono di descrivere completamente la posizione e il movimento di un corpo nelle tre dimensioni (per i dettagli al riguardo si veda il primo degli articoli di approfondimento).
 Inoltre, il catalogo contiene anche le curve di luce e le caratteristiche di oltre 3000 stelle variabili, studiate da Gaia nelle prime fasi di attività scientifiche; si tratta di 599 Cefeidi e 2595 RR Lyeae, importanti per definire le "candele standard" che permettono di ricavare le distanze di ammassi stellari e di galassie troppo lontani per poter essere misurate direttamente col metodo della parallasse. Infine, ci sono anche le posizioni e le magnitudini di circa 2150 Quasar, oggetti lontanissimi e importanti per definire un sistema di riferimento "assoluto" sulla volta celeste.

Source density

 L'immagine in alto illustra la distribuzione di oggetti del catalogo TGAS sulla volta celeste in coordinate equatoriali. I colori codificano la densità di oggetti e, come si vede, questa varia moltissimo passando da oltre 200 sorgenti per grado quadrato nelle regioni più affollate della Via Lattea (in bianco e giallo) a meno di 10 nelle regioni remote da essa. Ricordiamo che, nelle regioni più affollate di stelle, il sistema di riconoscimento automatico a bordo di Gaia è andato in sovraccarico e non è riuscito a contare tutti gli oggetti presenti; questo ha limitato la completezza del catalogo in queste limitate porzioni di cielo, almeno per quanto riguarda le sorgenti più deboli.

 La figura qui sotto mette invece a confronto le distribuzioni del numero di sorgenti in funzione della magnitudine nei tre cataloghi Hipparcos, Tycho-2 e Gaia DR1. Dal confronto si intuisce che il primo è abbastanza completo fino alla magnitudine apparente 6 (anche se contiene molte stelle più deboli, oltre la dodicesima magnitudine) mentre il secondo è completo fino alla nona magnitudine e si spinge alla quattordicesima; Gaia dovrebbe essere completo fin oltre la 19ma magnitudine, valore entro il quale cadono il 50% delle sorgenti nel catalogo.magnitude histogram placeholder

  Per quanto riguarda la precisione dei dati nel catalogo TGAS, per il 50% delle sorgenti la misura di posizione e di parallasse è migliore di 0,32 millesimi di secondo d'arco (mas), valore che scende a 0,20 mas sul 10% delle misure migliori (0,24 mas per la parallasse). In effetti, anche se simili incertezze sono migliori rispetto a quelle di Hipparcos (1 mas o più), siamo ancora lontani dai valori previsti a fine missione, ovvero 0,1 mas per il 10% delle sorgenti e meno di 0,01 mas (10 micro-secondi d'arco) per l'1% delle sorgenti, quelle più luminose e più spesso osservate. Vedremo se, nelle prossime edizioni del catalogo, ci si avvicinerà a queste  specifiche.

 Anche le misure fotometriche, per quanto precise, sono per ora lontane dai valori ideali previsti; il grafico sottostante mostra che, rispetto alla situazione ideale prevista a fine missione (curva verde) i dati reali se ne discostano nettamente, specialmente per le stelle di media luminosità (magnitudine compresa tra 9 e 13), la cui luminosità presenta una incertezza che è circa un ordine di grandezza maggiore. La curva rossa, che assume un ulteriore errore di calibrazione d 0.003 magnitudini sui dati, approssima meglio l'andamento reale in un paio di punti. Tutto questo può essere riconducibile al disturbo introdotto dalle ben note  infiltrazioni di luce ("stray light") di cui abbiamo parlato più volte.

AccumGErr


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PlutOcc

Quella accanto è una dimostrazione delle potenzialità di Gaia. Si tratta dell'occultazione di una stella (UCAC4 345-180315) da parte di Plutone, lo scorso 16 Luglio; le immagini sono separate di 5 minuti una dall'altra e quella al centro mostra chiaramente la diminuzione di luminosità della stella durante il transito. L'occultazione è stata osservata anche sulla Terra e ha svelato che è in atto una pausa nel misterioso aumento di pressione atmosferica sul pianeta nano.

Ore 12.30: Durante la conferenza stampa, Anthony Brown (Gaia Data Processing and Analysis Consortium, Leiden University) ha mostrato questa impressionante mappa del cielo in coordinate galattiche, basata sui dati Gaia (i livelli di grigio riflettono la densità stellare e i punti luminosi non sono stelle ma ammassi, come indicato nella versione titolata più sotto): CsTpe32WEAEiWmw.jpglarge

CsTu24VWEAAL1c .jpglarge

Di seguito, tre "zoom" su questa mappa; quella in alto mostra la nube molecolare dell'Ofiuco, quella a destra in basso le nubi oscure nella regione di Orione e quella a sinistra la grande nube di Magellano (GMC).

Gaia Zoom

Credit: ESA/GAIA/DPAC - Processing: M. Di Lorenzo (DILO)

Qui sotto invece il celebre "Diagramma HR" che mette in relazione colore e luminosità assoluta per le stelle del catalogo TGAS; sono anche indicati i livelli di precisione attuali e futuri per le misure di parallasse da parte di Gaia:

Gaia HR

ore 12.40: Antonella Vallenari (DPAC,INAF, università di Padova) ha sottolineato come i dati astrometrici di Gaia risultano in ottimo accordo con quelli di Hipparcos ed ha parlato dei progressi nello studio degli ammassi stellari, mostrando una mappa tridimensionale delle Iadi. Qui sotto, un esempio delle misure di moto proprio effettuate sull'ammasso stellare NGC2527, situato a 1800 anni luce e vecchio di 300 milioni di anni; come si vede a destra, le stelle dell'ammasso hanno tutte all'incirca lo stesso movimento mentre le stelle "di campo" si muovono casualmente.

Gaia proper

ore 12.50: Gisella Clementini (DPAC,INAF, università dif Bologna) ha parlato delle enormi ripercussioni che avranno le misure di parallasse sulle Cefeidi e RR Lyrae, sottolineando l'eccellente qualità delle curve di luce fotometriche ottenute. Ha anche mostrato questa interessante mappa sull'alone stellare che circonda la Grande Nube di Magellano, più esteso di quanto si credesse (OGLE IV è una precedente survey condotta da Terra mentre i punti rossi sono le nuove scoperte di Gaia):

GMC

ore 13: nella sessione domande/risposte è stato evidenziato come il numero di stelle nel catalogo sia maggiore di qunto aspettato, tenendo conto del problema degli "stray light" che limitano la magnitudine massima raggiunta. In pratica, Gaia ha scoperto 400 milioni di nuove stelle, principalmente grazie alla maggiore risoluzione rispetto ai telescopi a Terra; è come avere scoperto un'altra galassia dentro la Via Lattea!

 

Riferimenti esterni:
- http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr1?utm_content=bufferea5b5&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer
- http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/links
- http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Gaia_s_billion-star_map_hints_at_treasures_to_come

Riferimenti interni:
-
http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/649-esa-gaia-alla-scoperta-della-via-lattea-poche-ore-al-lancio
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/650-gaia-liftoff-e-iniziata-la-nuova-missione-dell-esa
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/691-esa-gaia-apre-gli-occhi-primo-sguardo-verso-la-grande-nube-di-magellano
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/707-esa-gaia-come-una-stella
- http://aliveuniverse.today/rubriche/approfondimenti/918-la-missione-di-gaia-prima-parte
- http://aliveuniverse.today/rubriche/approfondimenti/927-la-missione-di-gaia-seconda-parte
- http://aliveuniverse.today/rubriche/approfondimenti/941-la-missione-di-gaia-terza-parte
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/937-gaia-scopre-la-sua-prima-supernova
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/1052-gaia-ha-osservato-1-miliardo-di-stelle
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/1417-gaia-update
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/1590-gaia14aae-una-perfetta-eclissi-stellare
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/1638-gaia-a-caccia-di-asteroidi
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/1876-gaia-distoglie-lo-sguardo-dalla-via-lattea-rapita-dalla-luna
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/1907-il-primo-catalogo-gaia-comincia-a-formarsi
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/2035-gaia-bersaglio-di-una-perseide
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/2153-gaia-e-i-fenomeni-transienti
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/2171-gaia-alla-ricerca-dei-fratelli-solari
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/2245-gaia-fa-i-conti-con-il-sole
- http://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/2362-gaia-il-grande-calcolo-procede

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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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