GAIA será capaz de distinguir desde la Tierra la pupila de un hombre que estuviera en la Luna. Viajará por el espacio hasta situarse a un millón y medio de kilómetros de distancia de la Tierra. Allí, sus dos telescopios y su cámara de 1.000 millones de píxeles, la más grande jamás construida, barrerán el cielo de forma constante hasta el año 2018. Sus observaciones cubrirán una zona enorme de la Vía Láctea y alcanzarán el centro de la galaxia.

El director de Ciencia y Explotación Robótica de la ESA, Álvaro Giménez, afirmó durante la presentación de la misión que “es el sueño de cualquier astrónomo. GAIA va a cambiar totalmente la situación actual. Va a ser un nuevo mundo para la astrofísica estelar”.

Su nombre, GAIA, es un acrónimo en inglés que, desarrollado y traducido, significa ‘Interferómetro Astromético Global para la Astrofísica’.

Las cifras de GAIA son abrumadoras: su área de observación será 10.000 veces más amplia que la del satélite Hipparcos, su antecesor. Sus dos telescopios de seis espejos barrerán el cielo de manera continuada durante cinco años, con lo que observará cada astro una media de 80 veces. Registrará toda la información a través del plano focal, la joya del satélite: un panel de un metro de ancho por 42 centímetros de alto, que contiene 106 detectores CCD de nueve megapíxeles cada uno. En suma, una cámara digital de 1.000 millones de píxeles, la más grande jamás construida.

GRANDES ENIGMAS

Con estos instrumentos, GAIA ayudará a resolver numerosos interrogantes sobre la Vía Láctea, como asegura José Hernández, ingeniero de Operaciones y Calibración de la misión: “El principal objetivo es trazar un mapa tridimensional de nuestra galaxia, observando 1.000 millones de estrellas, calculando su posición, su velocidad, su espectro, su color y sus características. Toda esta información nos permitirá ahondar enormemente en el conocimiento de la estructura y la evolución de la Vía Láctea, donde todavía hay muchas cuestiones que están abiertas”.

¿Cómo se formó nuestra galaxia?, ¿es una suma de galaxias más pequeñas?, ¿tiene una o dos barras centrales?, ¿tiene dos o cuatro brazos?, ¿las estrellas cruzan esos brazos o viajan a lo largo de ellos?, estas son algunas de las incógnitas que la misión podría ayudar a resolver.

Carme Jordi, profesora de la Universitat de Barcelona y miembro del equipo científico de GAIA, explica de qué modo podría llegar la solución a estos enigmas. “Podremos determinar la edad y la masa de cada estrella y combinar esa información con los datos sobre distancias y movimientos y sobre el contenido químico de las estrellas. Y todo eso nos va a permitir hacer un mapa de la historia de la galaxia, reconocer familias de estrellas con origen común e identificar los agregados de galaxia que han formado la galaxia global actual”.

Pero esto no es todo. Las observaciones de GAIA –prosigue José Hernández– también servirán para “detectar muchos sistemas múltiples, donde hay más de un sol, así como nuevos exoplanetas. Estos datos vendrán por miles cada día. Asimismo, observará objetos que tenemos más cerca, como por ejemplo el cinturón de asteroides, que está formado por pequeños cuerpos que orbitan entre Marte y Júpiter. GAIA descubrirá algunos nuevos y observará aquellos asteroides que puedan impactar sobre la Tierra. Finalmente, permitirá comprobar de un modo mucho más riguroso algunas de las predicciones de la Teoría de la Relatividad”.

EL VIAJE DEL SATELITE

Con sus 1.000 kilos de peso, el satélite viajará a bordo de un cohete Soyuz-Fregat que despegará desde la Guayana francesa. A los treinta días del despegue, llegará a su destino en el punto L-2 de Lagrange, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra en dirección opuesta al Sol, allí seguirá la órbita solar viajando en paralelo a nuestro planeta.

Según Jordi Torra, catedrático de la Universitat de Barcelona e investigador principal del proyecto, el lugar asignado al satélite reúne grandes ventajas: “En ese punto, el Sol y la Luna no causan eclipses en GAIA. El satélite se encuentra suficientemente alejado de nuestra estrella y así puede operar en un entorno térmico tranquilo”.

Una vez allí, tardará un par de meses en calibrar y verificar los complejos instrumentos de observación cuya estructura está compuesta de carburo de silicio, un material cerámico de gran rigidez. Un parasol desplegable de 10 metros de diámetro protegerá a GAIA de los rayos del Sol. De este modo, el interior del satélite se mantendrá siempre a una temperatura de menos 170 grados centígrados.

Una gran antena transmitirá los datos desde el satélite a la Tierra, a la red de antenas de la ESA, situadas en algunos puntos distantes como Cebreros, en Ávila o New Norcia, en Australia. El satélite estará observando y enviando datos diariamente. Se calcula que la base de datos resultante ocupará un petabyte: un millón de gigabytes de información astronómica muy relevante. Esta información se hará pública y estará a disposición de la comunidad científica para su explotación.

UN TESORO PARA LA ASTRONOMÍA

Científicos de todo el mundo esperan con sumo interés analizar el catálogo definitivo que se presentará el año 2021. Será un momento histórico para la astronomía, tal y como expresa Luis Aguilar, profesor de la Universidad Nacional Autónoma de México: “La base de datos que nos proporcionará GAIA constituirá un tesoro enorme. Los astrónomos estarán como los niños en la noche de Reyes, ansiosos de ver qué juguetes les trajeron”.

Procesar y tratar esta enorme cantidad de datos, que llegarán por miles a diario, constituye uno de los mayores desafíos de la misión. Así lo describe el ingeniero de Operaciones y Calibración de GAIA: “Va a ser muy parecido a componer un puzzle de 100.000 millones de piezas. Para llevar a cabo este procesado de datos, se ha formado un consorcio europeo, el DPAC, que está integrado por 440 miembros de 75 entidades procedentes de más de 20 países”.

“El procesado de datos –continúa Hernández– se hará en seis centros situados en Barcelona, Cambridge, Ginebra, Madrid, Tolouse y en Turín. Cada centro está especializado en una parte del procesado: unos se dedicarán a las posiciones, otros al color y la magnitud, otros a los análisis de sistemas múltiples, etcétera”.

Según Carme Jordi, harán falta muchos años de investigación científica para exprimir todo el jugo a la información que proporcionará el satélite de la ESA. “GAIA marcará un antes y un después en la astronomía. Y ese después será muy largo, porque la explotación científica de todos esos miles de millones de datos puede llevarnos décadas”.

PARTICIPACIÓN ESPAÑOLA

La contribución española en GAIA supone algo más de un diez por ciento de la misión. En el proyecto ya trabaja un centenar de científicos de la Universitat de Barcelona, la UNED, la Universidade da Coruña y otras instituciones.

También es muy relevante el papel de algunas empresas. España ha participado en todo el proceso de diseño y fabricación de este satélite. Por citar solo algunos ejemplos, la compañía Eads Casa ha desarrollado la antena de alta ganancia que enviará la información a la Tierra y la estructura del módulo de servicio; Sener, otra firma española ha construido el gran parasol desplegable que protegerá al satélite.

Asimismo, España ha trabajado en el desarrollo del simulador de la misión y en el diseño del procesado central de datos, donde además contribuye con un centro de cálculo y otro de supercomputación, ambos situados en Barcelona.

DE HIPARCOS A GAIA

Si miramos al cielo en una noche clara y oscura, podemos llegar a contar a simple vista unas 2.000 estrellas, todas de nuestra galaxia. Las vemos como si estuvieran proyectadas en una bóveda gigantesca. Durante muchos siglos, los hombres imaginaron que las estrellas estaban fijas en una esfera de cristal que rodeaba a la Tierra. Pero no es así: las estrellas se están moviendo continuamente a grandes velocidades girando alrededor del centro de la galaxia. Aunque parezca que todas están a la misma distancia, algunas están a cuatro años luz y otras están a miles de años luz.

La evolución de la astrometría ha venido de la mano de la capacidad del hombre para medir ángulos de forma más precisa, con mejores instrumentos. Hiparcos fue capaz de catalogar a simple vista unas 1.000 estrellas en el año 129 a.C. En la Edad Media, Tycho Brahe pudo saber, gracias a sus instrumentos de observación, cómo era la órbita de los planetas. Hasta 1838, no se pudo calcular con exactitud la distancia de las estrellas más cercanas. En la década de los 60 del pasado siglo se llegó al límite máximo en cuanto a lo que se podía observar y medir desde la tierra.

Con el inicio de la carrera espacial, surgió la idea de hacer astrometría desde el espacio. La atmósfera terrestre distorsiona la visión de las estrellas, por ello el espacio permite observar y medir con mucha más precisión la posición de los astros. Por otra parte, la ingravidez favorece la estabilidad de los instrumentos de observación y medición, que no sufren deformaciones por el peso y el ambiente térmico es mucho más fácil de controlar. Por esta razón, la ESA puso en órbita el primer satélite que hizo astrometría en el espacio, el Hipparcos, que consiguió catalogar 120.000 estrellas. Es el actual catálogo de referencia.

Como hemos visto, GAIA catalogará 1.000 millones de estrellas. Responderá una gran cantidad de interrogantes pero abrirá muchos otros. Ni siquiera GAIA con toda su información nos sustraerá el asombro y el misterio que nos invade cuando miramos la noche estrellada. La pregunta “¿Y qué hay más allá?” seguirá vigente.