Gaia releases a billion-star map hinting at treasures to come

Gaia’s first sky map. Credit: ESA, Gaia.

Today 14 of September, the first catalogue of more than a billion stars from ESA’s Gaia satellite has been published which is the largest all-sky survey of celestial objects to date, Gaia has pinned down the precise position on the sky and the brightness of 1142 million stars. This release is a taster of the richer catalogue to come in the near future. “Gaia is at the forefront of astrometry, charting the sky at precisions that have never been achieved before,” says Alvaro Giménez, ESA’s Director of Science. “Today’s release gives us a first impression of the extraordinary data that await us and that will revolutionize our understanding of how stars are distributed and move across our Galaxy.” 

Gaia was launched 1000 days ago and started its scientific work in July 2014, this release is based on data collected during its first 14 months of scanning the sky, up to September 2015. “The beautiful map we are publishing today shows the density of stars measured by Gaia across the entire sky, and confirms that it collected superb data during its first year of operations,” says Timo Prusti, Gaia project scientist at ESA. 

Gaia spacecraft mapping the stars of the Milky Way.
Credit: ESA, Gaia.

These stripes visible and artefacts in the image shows how Gaia scans the sky but they will gradually fade once more scanning is added to it during the five-year mission. But the team wanted the public and scientist to see results as soon as possible as Dr Prusti explains: “The satellite is working well and we have demonstrated that it is possible to handle the analysis of a billion stars. Although the current data are preliminary, we wanted to make them available for the astronomical community to use as soon as possible.” 

The transformation of the raw information obtained into useful and reliable stellar positions to a level of accuracy never possible before is an extremely complex procedure, entrusted to a pan-European collaboration of about 450 scientists and software engineers: the Gaia Data Processing and Analysis Consortium, or DPAC. 

Apart from processing the full billion-star catalogue, scientists looked in detail at the roughly two million stars that Gaia share in common with Hipparcos and Tycho-2 Catalogues both derived from ESA’s Hipparcos mission, a project that charted the sky more than two decades ago. And that enable the scientists to estimate distances and motions for the two million stars spread across the sky in the combined Tycho–Gaia Astrometric Solution, or TGAS. Since having two sets of measurements makes possible disentangling the effects of ‘parallax’ and ‘proper motion’ even from the first year of observations only.

“With Hipparcos, we could only analyse the 3D structure and dynamics of stars in the Hyades, the nearest open cluster to the Sun, and measure distances for about 80 clusters up to 1600 light-years from us,” says Antonella Vallenari from the Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) and the Astronomical Observatory of Padua, Italy. “But with Gaia’s first data, it is now possible to measure the distances and motions of stars in about 400 clusters up to 4800 light-years away.” 

Also the new stellar census contains 3194 variable stars, stars that rhythmically swell and shrink in size, leading to periodic brightness changes. Many of these are found on the Large Magellanic Cloud, one of our galactic neighbours, stars like the which are used in the measurements of distances outside our own Milky Way. “Variable stars like Cepheids and RR Lyraes are valuable indicators of cosmic distances,” explains Gisella Clementini from INAF and the Astronomical Observatory of Bologna, Italy. “While parallax is used to measure distances to large samples of stars in the Milky Way directly, variable stars provide an indirect, but crucial step on our ‘cosmic distance ladder’, allowing us to extend it to faraway galaxies.” 

Another area in which Gaia data can help is in using the precise position of star for scientific purposes, such in the occultation of a star by an object like it was the case with the dwarf planet Pluto, which in July passed in front a distant star, a rare chance to study the atmosphere of the dwarf planet as the star gradually disappeared and then reappeared behind Pluto. Surely Gaia will revolutionize astronomy and help in a huge way astronomy in present day and in the future.

The data from Gaia’s first release can be accessed at http://archives.esac.esa.int/gaia. The content of this first release was presented today during a media briefing at ESA’s European Space Astronomy Centre (ESAC) in Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain. Fifteen scientific papers describing the data contained in the release and their validation process will appear in a special issue of Astronomy & Astrophysics. Gaia is an ESA mission to survey one billion stars in our Galaxy and local galactic neighbourhood in order to build the most precise 3D map of the Milky Way and answer questions about its structure, origin and evolution. 

Source: ESA, Gaia

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Gaia publica un mapa de un billón de estrellas y la promesa de futuros tesoros 

Galaxies, open and globular clusters in Gaia's sky map. Credit: ESA, Gaia.

Hoy 14 de septiembre, se ha publicado el primer catálogo de más de un billón de estrellas del satélite de la ESA Gaia, que es la cartografía más grande de todos los objetos celestiales a día de hoy, Gaia ha precisado con exactitud la posición y brillo de 1142 millones de estrellas. Esta publicación es una muestra del catálogo por llegar en un futuro próximo y que será más detallado. “Gaia está en la vanguardia de la astrometría, cartografiando el firmamento a niveles de precisión nunca antes conseguidos,” dice Álvaro Giménez, Director de Ciencia de la ESA. “La publicación de hoy nos da una primera impresión de la extraordinaria información que nos espera y que revolucionará nuestro entendimiento de cómo las estrellas se distribuyen y mueven a lo largo de nuestra galaxia.”

The dwarf planet Pluto passed
in front a distant star last July.
Credit: ESA

Gaia se lanzó hace 1000 días y comenzó su trabajo científico en julio de 2014, esta publicación está basada en la información recopilada durante sus primeros 14 meses de escanear el cielo, hasta septiembre de 2015. “El bello mapa que publicamos hoy muestra la densidad de estrellas medidas por Gaia a lo largo de todo el firmamento, y confirma que ha recopilado una información fantástica durante sus primeros años de operaciones,” dice Timo Prusti, científico de proyecto de Gaia en la ESA.

Estas bandas y artefactos visibles en la imagen muestran como Gaia escanea el cielo, pero se irán yendo gradualmente una vez que más escaneos se añadan durante la misión de cinco años. Pero el equipo quería que el público en general y los científicos pudieran ver resultados lo más antes posible como explica el Dr. Prusti: “EL satélite trabaja bien y hemos demostrado que es posible manejar el análisis de un billón de estrellas. Aunque los datos actuales sean preliminares, queríamos hacerlos público a la comunidad astronómica y que lo usen lo más antes posible.” 

La trasformación de la información en bruto obtenida en información útil y fiable de las posiciones estelares con un nivel de precisión nunca antes vista es un proceso extremadamente complejo, y que ha sido confiado a una colaboración paneuropea de unos 450 científicos e ingenieros de software: el Gaia Data Processing and Analysis Consortium, o DPAC. 

Aparte de procesar el catálogo completo de un billón de estrellas, los científicos han visto en detalle las más o menos dos millones de estrellas que Gaia comparte en común con los catálogos de las misiones Hipparcos y Tycho-2, un proyecto que cartografió el cielo hace más de dos décadas. Y esto ha permitido a los científicos estimar distancias y movimientos para los dos millones de estrellas esparcidas por el firmamento para la solución de astrometría de combinada de Tycho–Gaia, o TGAS. Ya que disponiendo de dos conjuntos de medicines hace posible desenredar los efectos del ‘paralaje’ y ‘movimiento propio’ incluso siendo su primer año de observaciones. 

“Con Hipparcos, solo pudimos analizar la estructura en 3D y la dinámica de las estrellas en las Híades, el cúmulo estelar abierto más cercano al Sol, y medir la distancia a unos 80 cúmulos hasta de 1600 años luz de nosotros,” dijo Antonella Vallenari del Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) y de Observatorio Astronómico de Padua, Italia. “Pero con los primeros datos de Gaia, es ahora posible medir las distancias y movimientos de estrellas en unos 400 cúmulos de hasta 4800 años luz de distancia.”

Además, el nuevo censo estelar contiene 3194 estrellas variable, estrella que se encogen y agrandan rítmicamente de tamaño, conduciendo a un cambio periódico de brillo. Muchas de estas se encuentran en la Gran Nube de Magallanes, una de nuestras galaxias vecina, estrellas que se usan para medir las distancias fuera de nuestra Vía Láctea. Estrellas variables como las Cefeidas y las RR Lyrae variables que son indicadores valiosos de las distancias cósmicas,” explica Gisella Clementini del INAF y del Observatorio Astronómico de Bolonia, Italia. “Mientras que le paralaje se usa en una gran cantidad de mediciones de distancias de forma directa dentro de la Vía Láctea, las estrellas variables son fuente indirecta, pero un paso crucial en la medición de nuestra ‘escalera de distancias cósmicas‘, posibilitándonos el poder extenderlo a las galaxias muy distantes.”

Otra área en la que la información de Gaia nos ayuda en la posición precisa de las estrellas con propósitos científicos, como en la ocultación de una estrella por un objeto como fue el caso con el planeta enano Plutón, que el pasado julio pasó delante de una estrella lejana, una rara oportunidad para estudiar la atmosfera del planeta enano mientras esta desaprecia gradualmente tras el para reaparecer por detrás de Plutón. De seguro que Gaia revolucionará la astronomía y la ayudará forma importante tanto en el presente como en el futuro. 

La información revelada de los primeros estudios de Gaia esta accesible en http://archives.esac.esa.int/gaia. El contenido de esta primera publicación se presentó hoy durante una rueda de prensa en el centro de la ESA European Space Astronomy (ESAC) en Villanueva de la Cañada, Madrid, España. Quince publicaciones científicas detallando la información en la publicación y sus procesos de validación aparecerán en un número especial de la publicación Astronomy & Astrophysics. Gaia es una misión de la ESA para cartografiar un billón de estrellas en nuestra galaxia y el vecindario galáctico local para poder construir el mapa en 3D más preciso de la Vía Láctea y responder preguntas acerca de su estructura, origen y evolución.

Fuentes: ESA, Gaia

Gaia scanning the sky. Credit: European Space Agency, ESA

From the Solar System to the Hyades cluster. Credit: European Space Agency, ESA