Gaia assoleix el bilió d’observacions
El 14 d’Abril de 2018, uns 10 dies abans de la segona publicació de dades de Gaia (Data Release 2, DR2), el satèl·lit i el sistema de processament de dades diari han assolit una altra fita impressionant: el número de trànsits d’estels ha assolit els cent mil milions!
El satèl·lit Gaia conté dos telescopis apuntant a dos regions del cel separades 106.5 graus. El satèl·lit gira sobre sí mateix, donant una volta cada sis hores amb els dos telescopis escombrant un cercle màxim amb els estels transitant contínuament per davant del pla focal. Cada dia, els instruments de Gaia registren al voltant de 70 milions de trànsits. Un trànsit complert inclou una observació en el sky mapper (que detecta els objectes al cel), nou observacions astromètriques, dues d’espectro-fotomètriques i tres de velocitats radials (pots veure un vídeo explicant el procés de mesura aquí). Cada trànsit produeix unes 10 observacions astromètriques individuals (comptant amb el sky mapper). Això significa que els cent mil milions de trànsits individuals esdevenen un bilió (un milió de milions) d’observacions individuals registrades.
Òbviament hi ha més trànsits que objectes físics reals. Com ja esperàvem, Gaia DR2 contindrà “només” 1.7 milers de milions de fonts, però cadascuna d’elles s’ha observat un cert número de vegades – és a dir, les característiques de cada font s’han determinat a partir de les dades de diversos trànsits. Hem estimat que cada font, en mitjana, s’observarà en 70 trànsits durant els cinc anys de la missió nominal, el qual significa que assolirem (i probablement superarem) els 120 mil milions de trànsits – és a dir, 1.7 milers de milions de fonts per 70
trànsits. De moment, en 3.7 anys d’operacions nominals i considerant els 1.7 milers de milions de fonts, Gaia ja ha observat cada font més de 50 vegades en promig.
Com a conseqüència de la inhomogeneïtat en la densitat de fonts al cel, el número d’objectes transitant el pla focal varia molt significativament amb el temps. La figura mostra una il·lustració d’aquest fenòmen. En el plafó superior de la figura, l’eix horitzontal és el dia de missió des del començament de les operacions nominals (en mesos); l’eix vertical és el minut del dia (en hores), i els colors indiquen el número promig de trànsits per segon registrats durant aquest dia i minut. Com ja hem dit, la densitat de trànsits varia molt amb el temps, des de tant sols unes desenes per segon fins a uns milers per segon, corresponent a quan Gaia observa les parts més buides del cel o les parts més denses de la Via Làctia, respectivament.
El plafó superior de la figura mostra algunes característiques interessants. Es poden veure “forats” (en color negre), que corresponen a les vegades en què Gaia no estava adquirint dades. Alguns casos corresponen a operacions de cal·libració o activitats de configuració a bord, altres per maniobres del satèl·lit, i altres quan es trobava en “mode segur” – amb l’esdeveniment de febrer de 2018 com el més destacat, fàcilment visible cap a l’extrem dret del dibuix. En total, els instruments de Gaia han estat apagats menys d’un 1.7% del temps (gairebé la meitat d’aquest temps correspon al mode segur esmentat).
A més dels forats, es poden veure els canvis en la llei d’escombrat i els canvis de configuració dels instruments, apareixent com a canvis sobtats en el dibuix. La característica més destacada del dibuix, no obstant, es el patró observacional, que bàsicament correspon a les quatre revolucions diàries i a les dues direccions d’apuntament. Cada telescopi creua la Via Làctia dues vegades en cada revolució, produint un total de 16 creuaments diaris. Aquests creuaments son les bandes estretes del plafó superior de la figura. Cada pocs mesos Gaia escombra gairebé exactament al llarg del pla galàctic, que es pot veure amb les bandes del plafó superior tornant-se més inclinades i també com a pics en el plafó inferior.
Entre les bandes, també es veuen dos punts brillants. Son els Núvols de Magalhaes, galàxies satèl·lit de la nostra galàxia. Com la Via Làctia, son objectes conspicus fins i tot a ull nu.
Degut a la precessió de l’eix de rotació al voltant de la direcció Sol-Terra, el cercle màxim escombrat varia la seva inclinació respecte al pla galàctic, i de vegades aquest cercle màxim coincideix amb el pla. En aquests períodes el número de trànsits assoleix la capacitat màxima disponible a bord i alguns objectes no son observats o les seves observacions no es poden baixar a terra.
Potser s’entén millor la escala a la que Gaia opera amb la següent analogia: Si es volgués observar cadascuna de les fonts de DR2 durant un sol segon, necessitaríem 54 anys. Gaia ja ha observat cada estrella durant més de 4 segons en 500 vegades en menys de quatre anys. El temps d’exposició acumulat supera els 133 milers d’anys!
Gaia porta ja gairebé 45 mesos en operacions nominals. La segona publicació de dades de Gaia, el 25 d’abril de 2018, cobreix els primers 22 mesos, així que de fet tenim ja gairebé el doble de dades en les nostres mans.
La naturalesa del processat de dades de DPAC requereix diverses iteracions sobre les dades per a poder assolir la gran precisió tant en les calibracions com en els resultats que es publiquen en el catàleg. Per a poder facilitar publicacions de resultats intermedis, la quantitat de dades processades es limita en les publicacions primerenques, amb més i més dades afegides al processament en cada publicació. Per a la tercera publicació de dades de Gaia (DR3), DPAC està processant uns 34 mesos de dades, mentre que per al Gaia DR4 s’espera processar el conjunt complert dels cinc anys de dades de la missió nominal.
Crèdits: ESA/Gaia/DPAC, J. Portell, C. Jordi, C. Fabricius, J.Castañeda, P. Esquej, A.G.A. Brown
Image of the week https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20180414
