El científico del proyecto de la Agencia Espacial Europea (ESA), Johannes Sahlmann, habló con la editora Maddy Hall sobre el Telescopio Espacial Gaia y el descubrimiento de la Onda Galáctica.
Gaia, una misión científica llevada a cabo por la Agencia Espacial Europea, tiene como objetivo mejorar nuestra comprensión de cómo funciona y evoluciona nuestra galaxia, la Vía Láctea. Para lograrlo, Gaia mapeará aproximadamente 2 mil millones de estrellas y otros objetos celestes. Aunque representan sólo alrededor del 1% del contenido estelar total de la Vía Láctea, crean una extensa colección de datos a partir de los cuales se puede extrapolar información sobre la galaxia en su conjunto.
Aunque no podemos enviar naves espaciales más allá de nuestra galaxia, la extraordinaria capacidad de Gaia para capturar datos tridimensionales brinda a los científicos las herramientas para crear mapas detallados de la estructura y dinámica de nuestra galaxia.
A través de esta investigación, Gaia descubrió grandes ondas que surgen del centro de la galaxia y se extienden a decenas de miles de años luz del sistema solar. Para discutir este descubrimiento con más detalle y comprender el importante papel del telescopio espacial Gaia en la comprensión de las galaxias, la editora Maddy Hall habló con Johannes Sahlmann, científico del proyecto de la Agencia Espacial Europea.
¿Puedes explicar el significado de la gran ola descubierta por Gaia? ¿Qué nos puede decir la existencia de esta gran ola?
La observación de las posiciones, distancias, movimientos y otras propiedades de estas estrellas proporciona información sobre la estructura y dinámica de la Vía Láctea. Fue a través de estas mediciones, anunciadas en la publicación de datos de 2022, que se descubrió la Gran Ola.
Aunque se esperaba la existencia de tales ondas, la capacidad de Gaia para realizar estudios tanto cualitativos como cuantitativos, permitiendo mediciones y caracterizaciones precisas de los movimientos estelares, facilitó tales descubrimientos. La onda confirmada es actualmente la más grande conocida en nuestra galaxia y cubre una vasta área de la Vía Láctea.
Este descubrimiento es parte de los objetivos centrales de Gaia y nos ayudará a lograr el objetivo fundamental de comprender cómo funciona y evoluciona la galaxia. Las mediciones multidimensionales de los movimientos estelares de Gaia abren nuevas vías para comprender las relaciones entre estos movimientos y otras estructuras a gran escala dentro de la Vía Láctea.
La Vía Láctea tiene estructuras como una barra galáctica, un estrato central y brazos espirales. Todos estos componentes interactúan entre sí, pero ninguno es independiente ya que todos tienen efectos de masa y gravitacionales. Gaia introdujo muchas complejidades que deben considerarse en los modelos teóricos. La calidad de los datos es tan alta que los científicos no pueden estudiar estos efectos de forma aislada. Es necesario entenderlos y modelarlos juntos.
La simulación de galaxias requiere una combinación de simulaciones por computadora y datos de observación, utilizando el conocimiento de las propiedades e interacciones de las estrellas dentro de la Vía Láctea y con las galaxias vecinas para informar modelos simulados y arrojar luz sobre la formación de ondas.
Esta onda puede deberse a colisiones con galaxias enanas. ¿Puede contarnos más sobre cómo estas interacciones crean tales ondas y cómo podemos investigar esto más a fondo? ¿Hay otras causas potenciales que estemos investigando?
Aunque la misión Gaia está en curso y sólo ha publicado una pequeña parte de los datos recopilados por el satélite, ya ha aportado nuevos conocimientos importantes sobre nuestra galaxia, lo que sugiere que la Vía Láctea es mucho más dinámica y compleja de lo que se pensaba anteriormente.
Un descubrimiento importante es la correlación entre el paso de otra galaxia y un aumento en la tasa de formación de estrellas dentro de nuestra galaxia. Existen interacciones entre la Vía Láctea y otras galaxias enanas, lo que da lugar a correlaciones similares. Aunque correlación no implica causalidad, es razonable pensar que estas interacciones influyen en la formación estelar. La calidad mejorada de los datos ahora disponibles permite investigar estas cuestiones que eran difíciles de abordar antes de misiones como Gaia.
Básicamente, estas interacciones gravitacionales producen los diversos efectos que se pueden observar en la Vía Láctea. Las perturbaciones a gran escala pueden provocar oscilaciones y distorsiones en el disco galáctico, cambiando la distribución de las estrellas. Una analogía que se utiliza a menudo para explicar esto al público en general es la de un estanque. Si arrojas una piedra (que representa una pequeña galaxia) al agua (que representa la Vía Láctea), provocará ondas en la superficie, similares a las perturbaciones en la Vía Láctea.
Sin embargo, la física involucrada es bastante compleja. No es sólo una roca sólida que cae al agua. Esta dinámica es causada por interacciones gravitacionales entre varios cuerpos celestes. Además de las colisiones galácticas, también influyen otros factores en estas perturbaciones. Por ejemplo, la materia oscura, que también existe en nuestra galaxia.
El concepto de que las estrellas jóvenes conservan una memoria de información de ondas es atractivo. ¿Cómo funciona esto y por qué es útil para nosotros?
Las estrellas pueden vivir miles de millones de años y, si piensas en nuestra galaxia, no se detiene. Gira. Por ejemplo, el Sol tarda unos 200 millones de años en orbitar el centro de nuestra galaxia, lo que es sólo una fracción de la vida útil de una estrella típica.
Como resultado, las estrellas viejas realizaron muchas rotaciones alrededor del centro galáctico y experimentaron interacciones, por ejemplo, con los brazos espirales de la galaxia. Con el tiempo, pierden información sobre su lugar de nacimiento y las primeras circunstancias de su formación.
Por el contrario, las estrellas jóvenes que tienen sólo unos pocos millones de años permanecen cerca de donde se formaron. Por tanto, contienen más información sobre las condiciones de su formación, como el movimiento del gas y el polvo del que se originan.
El uso de información de estrellas jóvenes y viejas proporciona conocimientos complementarios que mejoran nuestra comprensión de lo que sucede en las galaxias. En este caso, las estrellas jóvenes son especialmente útiles porque retienen información. Además, las estrellas jóvenes suelen ser brillantes, lo que facilita su observación con gran precisión. Este es un ejemplo interesante de cómo, al abordar un problema científico, es necesario elegir qué nave espacial proporcionará la respuesta de manera más eficiente. En este caso se trataba de una estrella joven.
¿Puedes contarnos más sobre Gaia y la tecnología que descubrió y entendió las ondas? ¿Cuáles son los desafíos de observar y mapear galaxias?
Gaia, lanzado en 2013, fue diseñado para investigar el origen y la evolución de la Vía Láctea. Equipado con un parasol de 10 m de diámetro y componentes ópticos de 3 m de diámetro aproximadamente. El satélite gira continuamente, realizando una revolución cada seis horas. Tres instrumentos a bordo medirán la posición, el brillo, el color y la composición química de miles de millones de estrellas y otros objetos celestes.
Gaia cuenta con el plano focal más grande jamás volado en el espacio, con aproximadamente mil millones de píxeles repartidos en 106 dispositivos de carga acoplada (CCD). Para hacer frente al movimiento de rotación del satélite, se desarrollaron nuevos modos de lectura en la electrónica, lo que permitió a Gaia recopilar más de 3 billones de observaciones individuales. Procesar este enorme conjunto de datos presenta muchos desafíos. El consorcio responsable del procesamiento y análisis de datos está formado por unos 450 ingenieros, científicos y expertos de toda Europa. Este equipo convierte datos satelitales en catálogos para su publicación. Todos los datos del catálogo están disponibles gratuitamente y alojados en el Centro Europeo de Astronomía Espacial cerca de Madrid, donde se gestiona el Archivo de Ciencias Espaciales de la ESA.
La próxima publicación de datos, programada para fines de 2026, incluirá aproximadamente 5,5 años de datos de Gaia y 500 terabytes, y la publicación final cubrirá 10,5 años de datos y aproximadamente 1 petabyte y ocurrirá a fines de 2030. Hasta ahora ha habido varias publicaciones de datos provisionales, pero la próxima publicación será la primera compilación importante de datos de la misión nominal de Gaia.
¿Qué espera aprender de futuras publicaciones de datos de Gaia? ¿Qué preguntas específicas cree que deberían responder las futuras investigaciones sobre ondas grandes?
Más datos requieren el uso de modelos más sofisticados y, a medida que los datos aumentan y mejoran, se pueden adoptar enfoques de modelado más complejos.
Un aspecto importante de la investigación futura es el movimiento de las estrellas. Estos movimientos se derivan de mediciones en ubicaciones individuales, y la próxima publicación de datos incluirá mediciones en un rango de tiempo más largo, proporcionando resultados más precisos. Se espera que esta próxima etapa de investigación no sólo confirme la existencia de las ondas, sino que también permita investigaciones más detalladas, como la investigación de firmas secundarias dentro de las ondas.
A medida que adquiramos una comprensión más clara de estas características, las técnicas de modelado también avanzarán. Potencialmente, esto podría ayudar a determinar el origen de esta importante onda, desenredando diferentes influencias, como diferentes perturbaciones, o señalando los eventos específicos que contribuyeron a la existencia de la onda.
De cara al futuro, ¿qué misiones y proyectos potenciales cree que podrían construirse a partir de los hallazgos de la Gran Ola? ¿Podría haber una Gran Ola en otras galaxias?
Uno de los aspectos clave de la misión de Gaia es observar la parte visible del espectro de luz afectada por la aniquilación interestelar. Básicamente, el gas y el polvo entre nosotros y las estrellas distantes obstruyen nuestra visión, haciendo que ciertas partes de la galaxia sean inaccesibles. Un concepto de misión llamado Voyage 2050, descrito en el programa científico a largo plazo de la ESA, tiene como objetivo abordar este problema realizando observaciones en la parte infrarroja del espectro óptico, que pueden proporcionar información sobre las regiones internas de las galaxias.
Se han observado ondas ondulantes en otras galaxias, pero no son tan detalladas como en la Vía Láctea. La ventaja de estudiar nuestra galaxia es que nuestra posición dentro de ella permite análisis más complejos. Existen sinergias entre las misiones científicas de la ESA, particularmente Gaia, y la misión Euclid, que se centra principalmente en cosmología, como la investigación de estructuras a gran escala, energía oscura y materia oscura. Euclides mapea miles de millones de galaxias, incluidas galaxias relativamente cercanas. Es probable que la combinación de estas dos misiones produzca importantes conocimientos científicos y mejore nuestra comprensión de nuestra galaxia dentro del contexto más amplio del universo.
Aproximadamente 450 personas dedicadas están trabajando diligentemente para transformar la gran cantidad de datos de Gaia en productos que los científicos puedan utilizar, y sus esfuerzos se están comunicando al público. Este proyecto europeo implica la colaboración entre muchos países e instituciones y destaca décadas de trabajo en equipo y compromiso.
El satélite Gaia fue desactivado en marzo de 2025 porque se quedó sin el gas necesario para controlar su posición, pero la misión de Gaia está lejos de terminar. Aún serán necesarios cinco años para que los datos recopilados sean procesados y publicados. La misión de Gaia sólo finalizará cuando se complete la publicación final de estos datos, lo que se espera para finales de 2030.
Este artículo se publicará en un próximo número de Special Focus Publication.
Source link
