El observatorio espacial Gaia de la ESA es una ambiciosa misión para construir un mapa tridimensional de nuestra galaxia mediante la realización de mediciones de alta precisión de más de mil millones de estrellas. Sin embargo, en su viaje para mapear soles distantes, Gaia está revolucionando un campo mucho más cercano a casa. Al mapear con precisión las estrellas, está ayudando a los investigadores a localizar asteroides perdidos.

Usando estrellas para detectar asteroides

Gaia traza la galaxia escaneando repetidamente todo el cielo. Durante el transcurso de su misión planificada, Observó cada una de sus más de mil millones de estrellas objetivo alrededor de 70 veces para estudiar cómo cambia su posición y brillo con el tiempo.

Las estrellas están tan lejos de la Tierra que sus movimientos entre imágenes son muy pequeños, de ahí por qué Gaia tiene que medir sus posiciones con tanta precisión para siquiera notar una diferencia. Sin embargo, a veces, Gaia detecta fuentes de luz tenues que se mueven considerablemente de una imagen de una determinada región del cielo a la siguiente, o incluso solo se ven en una sola imagen antes de desaparecer.

Para moverse a través del campo de visión de Gaia tan rápido, estos objetos deben estar ubicados mucho más cerca de la Tierra.

Al comparar las posiciones de estos objetos con los catálogos de cuerpos conocidos del Sistema Solar, muchos de estos objetos resultan ser asteroides conocidos. Algunos, sin embargo, son identificadas como detecciones potencialmente nuevas y luego son seguidas por la comunidad astronómica a través de la Red de Seguimiento de Gaia para Objetos del Sistema Solar. A través de este proceso, Gaia ha descubierto con éxito nuevos asteroides.

Objetos perdidos

Estas observaciones directas de asteroides son importantes para los científicos del sistema solar. Sin embargo, Las mediciones altamente precisas de Gaia de las posiciones de las estrellas proporcionan un impacto aún más impactante, pero indirecto, beneficio para el seguimiento de asteroides.

"Cuando observamos un asteroide, observamos su movimiento en relación con las estrellas de fondo para determinar su trayectoria y predecir dónde estará en el futuro, ", dice Marco Micheli del Centro de Coordinación de Objetos Cercanos a la Tierra de la ESA." Esto significa que cuanto más exactamente sepamos las posiciones de las estrellas, con mayor fiabilidad podemos determinar la órbita de un asteroide que pasa frente a ellos ".

En colaboración con el Observatorio Europeo Austral (ESO), El equipo de Marco participó en una campaña de observación dirigida al TC4 de 2012, un pequeño asteroide que debía pasar junto a la Tierra. Desafortunadamente, desde que se detectó el asteroide por primera vez en 2012, se había vuelto más y más débil a medida que se alejaba de la Tierra, eventualmente volviéndose inobservable. No se sabía bien dónde aparecería en el cielo en el momento de la próxima campaña.

"La posible región del cielo donde podría aparecer el asteroide era más grande que el área que el telescopio podía observar al mismo tiempo, "dice Marco." Así que tuvimos que encontrar una manera de mejorar nuestra predicción de dónde estaría el asteroide ".

"Volví a mirar las observaciones iniciales de 2012. Desde entonces, Gaia había realizado mediciones más precisas de las posiciones de algunas de las estrellas en el fondo de las imágenes, y los usé para actualizar nuestra comprensión de la trayectoria del asteroide y predecir dónde aparecería ".

"Apuntamos el telescopio hacia el área prevista del cielo utilizando los datos de Gaia y encontramos el asteroide en nuestro primer intento".

"Nuestro siguiente objetivo era medir con precisión la posición del asteroide, pero teníamos muy pocas estrellas en nuestra nueva imagen para usar como referencia. Había 17 estrellas enumeradas en un catálogo anterior y solo cuatro estrellas medidas por Gaia. Hice cálculos usando ambos conjuntos de datos ".

"Luego en el año, cuando el asteroide había sido observado varias veces por otros equipos y su trayectoria era mejor conocida, Quedó claro que las mediciones que hice usando solo cuatro estrellas Gaia habían sido mucho más precisas que las que usé las 17 estrellas. Esto fue realmente asombroso ".

Manteniendo la Tierra a salvo

Esta misma técnica se está aplicando a asteroides que nunca se perdieron, permitiendo a los investigadores utilizar datos de Gaia para determinar sus trayectorias y propiedades físicas con mayor precisión que nunca.

Esto les está ayudando a actualizar los modelos de población de asteroides y a profundizar nuestra comprensión de cómo se desarrollan las órbitas de los asteroides. por ejemplo, midiendo sutiles efectos dinámicos que juegan un papel clave en empujar pequeños asteroides a órbitas que podrían verlos colisionar con la Tierra.

Bailando con la luz del día

Para realizar mediciones tan precisas de las posiciones de otras estrellas, Gaia tiene una relación complicada con la nuestra.

Gaia orbita alrededor del segundo punto de Lagrange, L2, del sistema Sol-Tierra. Esta ubicación mantiene el sol, Tierra y Luna detrás de Gaia, permitiéndole observar una gran parte del cielo sin su interferencia. También se encuentra en un entorno de radiación térmica uniforme y experimenta una temperatura estable.

Sin embargo, Gaia no debe caer enteramente a la sombra de la Tierra, ya que la nave espacial todavía depende de la energía solar. Como la órbita alrededor del punto L2 es inestable, Pueden acumularse pequeñas perturbaciones y ver la nave espacial dirigiéndose hacia un eclipse.

El equipo de control de vuelo de Gaia en el centro de control de misión ESOC de la ESA en Darmstadt es responsable de realizar correcciones en la trayectoria de la nave espacial para mantenerla en la órbita correcta y fuera de la sombra de la Tierra. Se aseguran de que Gaia siga siendo una de las naves espaciales más estables y precisas de la historia. El 16 de julio de 2019, el equipo realizó con éxito una maniobra crucial para evitar un eclipse, moviendo a Gaia a la fase extendida de su misión y permitiéndole seguir escaneando el cielo durante varios años más.