La Partecipazione italiana

 

Gaia, "the billion stars surveyor", è la missione ESA dedicata al censimento di tutto il cielo a V=20 ed il cui lancio è previsto per l’autunno del 2012. Gaia misurerà posizioni, moti propri e parallassi con precisioni da 10 a 300 micro-secondi d’arco completate da fotometria multi banda e spettroscopia, limitatamente alle magnitudini più brillanti della V=17, per velocità radiali e composizione chimica. Gaia dunque eseguirà la più grande e più fedele mappatura multidimensionale della Via Lattea.

A differenza di quanto accade solitamente, la missione è completamente a carico ESA (incluso il carico utile) ad eccezione del processamento scientifico dei dati dal satellite che è invece responsabilità del consorzio chiamato “Gaia Data Processing and Analysis Consortium” (DPAC), un consorzio che raggruppa oltre 400 tra astronomi, scienziati ed ingegneri informatici da tutta Europa e che, dopo l’approvazione avvenuta nell’aprile 2007, dall’inizio del 2008 lavora a pieno regime alla costruzione per la parte scientifica del segmento di terra di Gaia.

La partecipazione della comunità astronomica Italiana in Gaia è motivata dall’enorme potenziale scientifico di questa e la qualità dell’apporto Italiano è sempre stato decisivo fin dai primi passi della missione nel 1993-1994, contribuendo  allo sviluppo del caso scientifico, della strumentazione astrometrica e spettrofotometrica ed all'impostazione della riduzione dati. In particolare, l’interesse Italiano si concentra su: formazione ed evoluzione della Galassia (compresi astrofisica stellare e cosmologia dell’evoluzione), gravitazione sperimentale, pianeti extra-solari, corpi minori del Sistema Solare, caratterizzazione di strumentazione spaziale di altissima precisionecostruzione e sfruttamento del 200+ TB database  di Gaia. 

Grazie al continuo supporto dell’INAF e, attraverso contratti dedicati, dell’ASI, oggi la partecipazione a Gaia è una delle attività scientifiche di punta di medio e lungo termine della comunità astronomica nazionale, ed in ambito Europeo il contributo Italiano al DPAC è, in quantità, secondo solo a quello Francese.

Partecipano gli Osservatori di BO, CT, NA, PD, Roma, TE e TO con contributi significativi di personale delle università e/o politecnici di BO, CT, MI, Roma, PD, TO per un totale di 74 ricercatori e tecnologi che forniscono allo sforzo Italiano nel DPAC 398 mesi uomo/anno (una media del 50% del tempo utile per ricercatore).

OATo è anche la sede della PI-ship della partecipazione Italiana.

Le principali responsabilità operative Italiane nel DPAC sono:

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la calibrazione assoluta del sistema spettrofotometrico di Gaia (OABo);

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la caratterizzazione della variabilità stellare come vista dal satellite (OACt, OABo, OANa);

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la valutazione del crowding, deblending e decontaminazione nella spettro-fotometria di Gaia (OARm, OATe);

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la classificaione di stelle normali e peculiari per mezzo dei soli dati, astrometrici e spettro-fotometrici dal satellite (OAPd, OACt);

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modelli astrometrici relativistici e ricostruzione della sfera per la verifica dei risultati della “core” mission, il catalogo iniziale (derivato dal GSCII), la simulazione end-to-end dello strumento astrometrico di volo e la sua calibrazione e monitoraggio durante tutta la fase operativa del satellite), detection e caratterizzazione astrometrica di pianeti extrasolari, sistema per il processamento dei dati di piano focale dei corpi minori del sistema solare (OATo).

L’Italia contribuisce anche, attraverso la collaborazione dell’OATo con la ALTEC SpA di Torino, uno dei sei centri di elaborazione dati (Data Processing Center) dedicati alla missione, denominato DPCT, il quale avrà anche il compito di fornire supporto allo sfruttamento scientifico da parte della comunità scientifica nazionale immediatamente dopo il rilascio dei dati da parte di ESA.

Il contributo Italiano in questo primo biennio, 2008/09 – 2009/10, di piena implementazione della missione Gaia e del DPAC ha prodotto, oltre all’entrata in funzione in ALTEC del DPCT (con tutte le sue funzioni e completamente integrato nel sistema DPAC), oltre 25.000 linee di codice Java, più di 4.000 pagine di note tecniche di progetto, 15 articoli su giornali con referee e 11 relazioni su invito direttamente collegati a lavori per il DPAC.

Tutto è pronto per partecipare all’esecuzione del primo “end-to-end” test del segmento scientifico di terra che vedrà tutti e sei i DPC Europei impegnati da novembre 2010 e fino a febbraio del 2012 a verificare, attraverso dati simulati, la capacità effettiva del sistema fin qui sviluppato di ridurre i dati che saranno ricevuti dal satellite. Inoltre, se il lancio sarà confermato per il 2012, dovremo anche dimostrare, nei mesi immediatamente precedenti al lancio, la capacità algoritmica ed operativa di eseguire i monitoraggi e le calibrazioni del carico utile astrometrico fin dalla fase di commissioning, che inizierà praticamente subito dopo il lancio, ovvero già durante la fase di trasferimento che porterà il satellite sulla sua orbitale finale attorno ad L2.  

Accanto all’attività strettamente funzionale per la realizzazione della missione, la comunità nazionale, grazie al costante lavoro propulsivo svolto dal team Gaia Italia e con il pieno coinvolgimento di questo, ha contributo al successo delle due iniziative europee denominate GREAT (“Gaia Research for European Astronomy Training”) per attrarre la comunità internazionale, ed in particolare i giovani ricercatori, al caso scientifico di Gaia ed al suo impatto, nel contesto delle altre iniziative da Terra e dallo spazio in corso di realizzazione nel mondo. L’INAF partecipa al programma quinquennale GREAT della European Science Foundation, iniziato alla fine del 2009 ed è uno dei partners più importanti del programma GREAT ITN appena approvato dalla ERC nel quadro di FP7 ed in corso di negoziazione finale.