6/11/14

I settantamila pianeti di GAIA *

Questo articolo è stato inserito nella sezione d'archivio dedicata alla Missione GAIA, in "Strumenti e Missioni".

 

La missione GAIA non ha avuto e non avrà sicuramente l’onore delle prime pagine dei giornali. Non invierà immagini affascinanti delle pietre marziane e nemmeno stimolerà i videogiochi e i concorsi, come Rosetta. Tuttavia, la sua importanza è strabiliante. Oltretutto, al di là dello scopo principale della missione, riuscirà a dare informazioni su tutto e di più, non ultimi i pianeti extrasolari.

Pochi dati per presentare la missione GAIA. Il satellite è posizionato attorno al punto lagrangiano L2 del sistema Terra-Sole. La superficie ottica che raccoglie la luce raggiunge i 2.8 metri (non si può parlare di un vero e proprio paio di telescopi). Ha anche un fotometro e uno spettrografo per misurare i vari colori e le velocità radiali. Tuttavia, la vera meraviglia di GAIA risiede nella sua precisione astrometrica. Ben un miliardo di stelle della nostra galassia avranno una posizione tridimensionale misurata con un precisione che va da 20 a 200 micro arco secondi. Un micro arco secondo vuol dire un milionesimo di secondo d’arco. Qualcosa di veramente incredibile!

E’ così possibile misurare la posizione, la parallasse e il moto proprio delle stelle in modo finora inavvicinabile. In poche parole, vuole dire ottenere un quadro tridimensionale di gran parte della nostra galassia. Tenete presente che a questi livelli di precisione devono essere tenuti in conto tutti gli effetti relativistici, normalmente esclusi dalle “vecchie” posizioni stellari.

Tuttavia, guardare e misurare tutte le stelle del Cielo, vuole anche dire guardare e misurare tutto ciò che sta in mezzo a loro e che sia di magnitudine inferiore alla ventesima magnitudine. Galassie, quasar, asteroidi saranno un ovvio sottoprodotto della missione. Una mole di dati talmente grande che ognuno dei sottoprodotti potrebbe valere una singola missione.

Ne posso parlare con buona cognizione di causa, dato che facevo parte del comitato scientifico che ha preparato la missione, che vede il centro di elaborazione dell’incredibile numero di dati proprio all’Osservatorio di Torino. Io, come co-responsabile del Sistema Solare, mi dovevo occupare degli algoritmi dedicati agli asteroidi e, grazie al numero di osservazioni di tutte le zone di cielo e delle possibilità strumentali, ero riuscito a preparare un sistema che portava alla determinazione dei parametri rotazionali di centinaia di asteroidi oltre che alla determinazione della massa di parecchie decine di essi.

Una piccolissima parte degli obiettivi scientifici, ma che già darà una svolta decisiva alle conoscenze attuali. Sono sicuro che i miei “discepoli” svolgeranno adeguatamente il lavoro e otterranno quanto previsto e probabilmente anche di più, dato che c’eravamo tenuti molto stretti nelle simulazioni.

Un altro sottoprodotto, che è partito sottotono e ha poi mostrato un ritorno scientifico sempre più vasto, riguarda gli esopianeti. Non si potranno scoprire pianeti extra solari più piccoli di Giove (più o meno), ma oggi se ne attendono oltre ventimila. Un numero impressionante che, oltretutto, non subisce gli effetti selettivi che hanno coinvolto le misure di Kepler e anche quelle spettroscopiche (necessità di un transito e di velocità di allontanamento e avvicinamento misurabile). GAIA, infatti, lavora in modo astrometrico, ossia misurando le variazioni del moto della stella a causa delle perturbazioni dovute alla presenza di pianeti (più o meno, il metodo pensato da Peter van de Kamp negli anni '60, quando ancora, però, la tecnologia non era all'altezza delle sue idee).

Con la precisione che  ha, si possono misurare spostamenti irrisori e scoprire anche oggetti molto lontani dalla stella madre. Insomma, un quadro veramente privo di effetti di selezione a parte la grandezza dei pianeti. Inoltre si saprà esattamente dove è situata la stella con i pianeti (normalmente informazione molto vaga, se molto lontana) e quindi la determinazione delle masse e molte altre cose saranno un’ovvia ricaduta.

Un lavoro mostruoso e di estrema difficoltà. Ma gli algoritmi e i programmi capaci di ricevere e di elaborare i dati sono perfetti e sono stati testati in mille modi. Fidatevi!

Non ci saranno molti dati provvisori, purtroppo, dato che per ottenere la massima precisione è necessario risolvere un sistema globale di tutti i dati in arrivo e solo alla fine si potranno avere i risultati. Pensate a sistemi con miliardi di incognite tutte legate tra loro… qualcosa di incredibile, da far rizzare i capelli in testa,  ma perfettamente funzionante.

Se, poi, come tutti sperano, la vita di GAIA sarà allungata fino a dieci anni, i pianeti diventeranno circa 70 000.

Forza GAIA, un  po’ ti sento anche mia!

Il lavoro originario sui pianeti scopribili da GAIA porta come primo nome quello del caro amico e collega Michael (guai a chiamarlo Mike!) Perryman, uno dei leader assoluti della missione che, oltre a fare il “manager”, ha sempre lavorato in prima persona.

Nell’immagine, le parti colorate si riferiscono al numero di osservazioni che GAIA riuscirà a ottenere in ciascuna zona del cielo, durante la missione. Il moto del satellite è studiato in modo da coprire molte volte l’intera volta celeste. Anche nelle zone meno “coperte” si avranno almeno 60 passaggi. Mentre nelle zone più favorite si arriverà a 150-200 osservazioni. I ripetuti passaggi permetteranno la determinazione del movimento delle singole stelle con una precisione veramente straordinaria. Qualsiasi cosa più grande di Giove avrà grandi difficoltà a sfuggire. Fonte: Lennart Lindegren, Lund University
Nell’immagine, le parti colorate si riferiscono al numero di osservazioni che GAIA riuscirà a ottenere in ciascuna zona del cielo, durante la missione. Il moto del satellite è studiato in modo da coprire molte volte l’intera volta celeste. Nelle zone meno “coperte” si avranno almeno 60 passaggi, mentre nelle zone più favorite si arriverà a 150-200 osservazioni. I ripetuti passaggi permetteranno la determinazione del movimento delle singole stelle con una precisione veramente straordinaria. Qualsiasi cosa più grande di Giove avrà grandi difficoltà a sfuggire. Fonte: Lennart Lindegren, Lund University

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NEWS! Questa un'immagine della Via Lattea ricostruita grazie a GAIA e pubblicata su Apod il 27/4/2018

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NEWS! La missione GAIA aiuterà anche a mappare stelle fuggitive come QUESTE

 

7 commenti

  1. Michael

    Affascinante, praticamente un sogno che si avvera! :)
    Ma... solamente 10 anni?

  2. Eh sì, caro Michael,
    con quella precisione basta pochissimo per determinare il moto proprio e la parallasse.

  3. Mario Fiori

    Fantastico , stupendo e hai partecipato anche tu a questa svolta importante nella scoperta di cosa c'è nel Cosmo.
    Sul serio non ci sarà possibilità che gli strumenti resistano anche oltre ? Che abbia energia per continuare di più?

  4. caro Mario,
    dieci anni sono già la missione estesa... il problema penso sia anche il trattare dati che diventano così giganteschi. Ricordiamoci che la maggior parte del lavoro deve essere fatto alla fine per legare il tutto come un'unica ragnatela... Ma, chissà mai... magari migliorano anche gli algoritmi... Ma già così non sarà un lavoro da poco! :wink:

  5. alexander

    enzo co-padre di gaia number 1! :-P

  6. gioyhofer

    Incredibile, altro che soli nell'universo....

  7. Pietro

    Mi permetto di aggiungere (dato che lavoro nel settore) che gli strumenti sono sottoposti costantemente a radiazioni (raggi cosmici, particelle solari....) che degradano piano piano il loro funzionamento. È anche vero che tra schermature, tecniche di codifica e correzione di errori e ridondanze varie il sistema è ben protetto.... Insomma lanciare qualcosa nello spazio non è così banale.... :wink:

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