Columna de Astronomía. Hyparcos y Gaia

Hoy haremos un poco de historia y nos maravillaremos con la tecnología actual. Comencemos con Hiparco de Nicea (Nicea, actual Turquía, 190 antes de la era común. – Rodas, actual Grecia, 120 antes de la era común) fue uno de los más grandes científicos de la antigüedad. Matemático y astrónomo griego, midió con precisión la distancia entre la Tierra y la Luna, fundó la disciplina matemática de la trigonometría y su trabajo de combinatoria fue inigualable hasta 1870.

Entre sus muchas aportaciones a la ciencia, Hiparco descubrió la precesión de los equinoccios, observó la aparición de una nueva estrella, Nova Scorpii, y a él le debemos la partición del día en 24 horas iguales.

Lo que nos interesa es ésto: creó el primer catálogo estelar que conocemos. Sospechaba que las estrellas podían moverse lentamente entre sí durante largos períodos de tiempo y confiaba en que las generaciones futuras pudieran verificar sus teorías. Por eso compiló un catálogo de estrellas que documenta las posiciones y magnitudes de más de 850 estrellas.

Su legado dio sus frutos casi dos milenios más tarde cuando, en 1718, Edmund Halley descubrió el movimiento propio de las estrellas.

Hiparco completó un catálogo de estrellas de aproximadamente 850 estrellas en el año130 antes de la era común. También construyó un globo celeste, que muestra las constelaciones y las estrellas dispuestas en una esfera.

En su catálogo, especificó las posiciones de las estrellas y registró su brillo relativo (magnitud) en una escala de 1 a 6, donde 6 es apenas visible y 1 es muy brillante. Los astrónomos de hoy continúan usando un sistema similar para las magnitudes de las estrellas.

El catálogo original de Hiparco ya no existe pero Ptolomeo se basó 300 años después en él para compilar un catálogo aún mayor en su Almagesto. De hecho, probablemente Ptolomeo copió la mayor parte de su catálogo del de Hiparco, actualizándolo para tener en cuenta la precesión.

Vamos a los tiempos modernos: en agosto de 1989 la Agencia Espacial Europea lanzó la misión Hipparcos, que fué completada en 1993.

Una misión de hace 30 años, qué tiene de especial ??, Hipparcos, identificó las posiciones de más de cien mil estrellas con alta precisión y más de un millón de estrellas con menor precisión.

Hipparcos giró lentamente sobre su eje y escaneó repetidamente el cielo en diferentes ángulos. Midió ángulos entre estrellas muy separadas y registró su brillo, que a menudo variaba de una visita a otra. Cada estrella seleccionada para el estudio fue visitada unas 100 veces en cuatro años.

Los cálculos a partir de las observaciones del instrumento principal generaron el Catálogo Hipparcos de 118 218 estrellas cartografiadas con la mayor precisión. Un mapeador de estrellas auxiliar identificó muchas más estrellas con una precisión menor pero aún sin precedentes, es el Catálogo Tycho de 1 058 332 estrellas. El Catálogo Tycho 2 (2000) eleva el total a 2 539 913 estrellas e incluye el 99% de todas las estrellas hasta magnitud 11, casi 100 000 veces más débil que la estrella más brillante, Sirio.

Hipparcos envió un millón de millones de bits de información, transmitidos por radio a estaciones terrestres en Alemania, Australia y Estados Unidos, que se incluyeron en el mayor cálculo de la historia de la astronomía (hasta la confección de la primera imagen de un agujero negro, en 2018). Tenga presente el lector que estamos situados en 1993, donde los “discos rígidos” de las computadoras de aquel entonces, eran, como mucho de 100 megabytes, ó sea eran de 0.1 gigabyte.

Hipparcos confirmó la predicción de Einstein sobre el efecto de la gravedad en la luz de las estrellas.

La misión descubrió que la Vía Láctea está cambiando de forma. Sus datos también ayudaron a predecir el impacto del cometa Shoemaker-Levy con Júpiter en 1994.

Los científicos fabricaron el espejo del telescopio Hipparcos con tanta precisión que, si lo ampliaran al tamaño del Océano Atlántico, las protuberancias en su superficie tendrían sólo 10 centímetros de altura.

Hipparcos con sus datos dió paso a Gaia, el explorador de mil millones de estrellas de la ESA (Agencia Espacial Europea), y ésta es la parte interesante de la columna de hoy: Gaia está creando un mapa tridimensional extraordinariamente preciso de más de mil millones de estrellas en toda nuestra galaxia, la Vía Láctea y más allá, mapeando sus movimientos, luminosidad, temperatura y composición. Este enorme censo estelar proporcionará los datos necesarios para abordar una enorme variedad de cuestiones importantes relacionadas con el origen, la estructura y la historia evolutiva de nuestra galaxia.

Lanzada el 19 de diciembre de 2013, ubicada en el punto de Lagrange L2, lleva a bordo una cámara de mil millones de pixeles (su celular, si es de última generación debe tener una cámara de 50 millones de pixeles), su parasol (protección de la luz y radiación solar) tienen 10 metros de diámetro y el objetivo es estudiar y mapear 1800 millones de estrellas.

Sus catálogos (los resultados parciales) han sido editados en 14 de septiembre de 2016,  25 de abril de 2018, 3 de diciembre de 2020, 13 de junio de 2022 y 10 de octubre de 2023.

Aquí una imagen de la nave espacial:

Como ejemplo de las cosas que está descubriendo Gaia: nuestra galaxia ha chocado con muchas otras a lo largo de su vida. Gaia revela ahora que el más reciente de estos accidentes tuvo lugar miles de millones de años después de lo que se pensaba.

La Vía Láctea ha crecido con el tiempo a medida que otras galaxias se acercaron, chocaron, fueron destrozadas y consumidas por nuestra galaxia.

Cada colisión provocó arrugas que aún se extienden a través de diferentes familias de estrellas, afectando su movimiento y comportamiento en el espacio.

Uno de los objetivos de Gaia es desentrañar la historia de nuestra galaxia estudiando estas arrugas, algo que está haciendo señalando las posiciones y movimientos de más de 100 000 estrellas cercanas a la nuestra, una pequeña fracción de los aproximadamente dos mil millones de fuentes que observa.

“Nos arrugamos más a medida que envejecemos, pero nuestro trabajo revela que ocurre lo contrario en la Vía Láctea. Es una especie de Benjamin Button cósmico , que se vuelve menos arrugado con el tiempo”, afirma Thomas Donlon del Instituto Politécnico Rensselaer y la Universidad de Alabama en Huntsville, EE.UU., y autor principal del nuevo estudio Gaia. «Al observar cómo estas arrugas se disipan con el tiempo, podemos rastrear cuándo la Vía Láctea experimentó su último gran colapso, y resulta que esto ocurrió miles de millones de años más tarde de lo que pensábamos».

Estas arrugas galácticas no fueron encontradas por Gaia sino hasta el año 2018.

Este estudio es el primero en determinar con precisión el momento de la colisión que provocó las arrugas, comparando las observaciones con simulaciones cosmológicas.

Movimientos extraños

El halo de la Vía Láctea (galaxia en la cual estamos ubicados) contiene un gran grupo de estrellas con órbitas inusuales, muchas de las cuales se cree que fueron adoptadas en nuestra galaxia durante un evento que los astrónomos llaman la «última gran fusión», conocida como “GSE”.

Como sugiere el nombre, esta es la última vez que nuestra galaxia experimentó una colisión significativa con otra galaxia, propuesta como una galaxia enana masiva que inundó la Vía Láctea con estrellas que pasan muy cerca del centro de nuestra galaxia.

Los científicos habían datado esta fusión hace entre ocho y once mil millones de años, cuando la Vía Láctea estaba en su infancia. Pero los datos de Gaia, publicados como parte del Data Release 3 (publicación de datos) del telescopio en 2022, ahora sugieren que otra fusión puede haber generado estrellas inusualmente móviles.

«Para que las arrugas de las estrellas sean tan claras como aparecen en los datos de Gaia, deben haberse unido a nosotros hace menos de tres mil millones de años, al menos cinco mil millones de años más tarde de lo que se pensaba anteriormente», añade la coautora Heidi Jo Newberg, también del Instituto Politécnico Rensselaer. “Cada vez que las estrellas oscilan hacia adelante y hacia atrás a través del centro de la Vía Láctea, se forman nuevas arrugas de estrellas. Si se hubieran unido a nosotros hace ocho mil millones de años, habría tantas arrugas una al lado de la otra que ya no las veríamos como rasgos separados”.

El hallazgo sugiere que, en lugar de que estas estrellas se originaran en la antigua fusión GSE, debieron provenir de un evento más reciente denominado Fusión Radial de Virgo, que tuvo lugar hace menos de tres mil millones de años.

Hay evidencia de que la fusión de GSE tuvo lugar mucho antes en la historia de la Vía Láctea. Sin embargo, trabajos recientes han cuestionado si realmente se necesita una fusión antigua masiva para explicar las propiedades de la Vía Láctea tal como la vemos hoy, y si todas las estrellas originalmente asociadas con el GSE provienen del mismo evento de fusión.

En 2020, Thomas dirigió el estudio que identificó arrugas de estrellas en la Vía Láctea y las comparó con simulaciones de diferentes posibles fusiones.

“Podemos ver cómo las formas y el número de arrugas cambian con el tiempo utilizando estas fusiones simuladas. Esto nos permite determinar el momento exacto en el que la simulación coincide mejor con lo que vemos hoy en los datos reales de Gaia de la Vía Láctea, un método que también utilizamos en este nuevo estudio”, afirma Thomas. “Al hacer esto, descubrimos que las arrugas probablemente fueron causadas por una galaxia enana que chocó con la Vía Láctea hace unos 2 700 millones de años. Llamamos a este evento Fusión Radial de Virgo”.

Desde entonces, Thomas y sus colegas han explorado más a fondo esta fusión, refinando lentamente la idea de que muchas de las estrellas y desechos que se mueven extrañamente en el halo interior de la Vía Láctea fueron entregados a nuestra galaxia a partir de una colisión galáctica mucho más reciente que la GSE. También han aclarado que las estrellas originalmente asociadas con el GSE pueden haberse originado a partir de múltiples fusiones, algunas antiguas.

«La historia de la Vía Láctea se reescribe constantemente en este momento, en gran parte gracias a los nuevos datos de Gaia», añade Thomas: “Nuestra imagen del pasado de la Vía Láctea ha cambiado drásticamente incluso desde hace una década, y creo que nuestra comprensión de estas fusiones seguirá cambiando rápidamente.

“Este resultado (que una gran parte de la Vía Láctea se unió a nosotros sólo en los últimos miles de millones de años) es un gran cambio con respecto a lo que pensaban los astrónomos hasta ahora.

Muchos modelos e ideas populares sobre cómo crece la Vía Láctea esperarían que una colisión frontal reciente con una galaxia enana de esta masa fuera muy rara”.

Es probable que la fusión radial de Virgo trajera consigo una familia de otras pequeñas galaxias enanas y cúmulos de estrellas, que se habrían unido a la Vía Láctea aproximadamente al mismo tiempo. Exploraciones futuras revelarán cuáles de estos objetos más pequeños que anteriormente se pensaba que estaban relacionados con un GSE antiguo, en realidad están relacionados con una Fusión Radial de Virgo más reciente.

Fuente: Agencia Espacial Europes (esa.int)

Interesante, verdad ??, la cantidad de cosas que se van conociendo a medida que la tecnología avanza, desde un catálogo de 850 estrellas, 100 años antes de la era común hasta hoy día, un catálogo de 1 800 millones de estrellas.

¿ Cuántas cosas nos depara el futuro en éste apasionante ciencia ?

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Hasta  la semana que viene !!!