El ojo de Gaia: una cámara de mil millones de píxeles para estudiar la Vía Láctea

Ensamblando la matriz de la cámara de Gaia
6 julio 2011

La cámara digital más grande jamás construida para una misión espacial cuenta con 106 detectores CCD, cuidadosamente ensamblados. Esta matriz de mil millones de píxeles constituirá el ‘ojo’ de alta sensibilidad de Gaia, la misión de la ESA para cartografiar la Vía Láctea.

El ojo humano es capaz de ver a simple vista varios miles de estrellas en una noche despejada. Gaia será capaz de estudiar mil millones de estrellas dentro de la Vía Láctea y en las galaxias vecinas, a lo largo de los cinco años que durará su misión. De esta forma, Gaia creará un catálogo sin precedentes en el que se especificará el brillo, las características espectrales y la posición y el desplazamiento tridimensional de cada objeto observado.

Para estudiar las estrellas más lejanas, cuyo brillo es del orden de un millón de veces menor que el que el ojo humano es capaz de detectar, Gaia cuenta con un detector formado por 106 CCDs, una versión avanzada de los sensores que podemos encontrar en las cámaras digitales convencionales.

Estos sensores han sido desarrollados específicamente para esta misión por la compañía e2v Technologies de Chelmsford, Reino Unido. Cada uno de ellos es un poco más pequeño que una tarjeta de crédito (4.7x6 cm) y más fino que un cabello humano.

El plano focal de Gaia está formado por un mosaico de CCDs de 0.5x1.0 m, que acaba de ser ensamblado en las instalaciones del contratista principal de la misión, Astrium France, en Toulouse.

Vista en 3-D del plano focal y de los elementos del telescopio de Gaia

Los técnicos de Astrium llevan desde mayo fijando con sumo cuidado cada uno de los sensores en la estructura de soporte, dejando tan sólo un hueco de 1 mm entre cada bloque. Trabajando en turnos dobles en las estrictas condiciones de la sala limpia, han sido capaces de integrar una media de cuatro CCDs al día, completando la tarea el pasado día 1 de junio.

“El montaje y la alineación de los 106 CCDs es un paso clave en el ensamblaje del plano focal del modelo de vuelo de Gaia”, explica Philippe Garé, responsable de la carga útil de Gaia para la ESA.

El mosaico completo cuenta con siete filas de CCDs. La matriz principal está formada por 102 sensores dedicados a la detección de estrellas. Los otros cuatro sensores sirven para comprobar la calidad de la imagen en cada telescopio y para controlar la estabilidad del ángulo de 106.5° que forman los dos telescopios que utilizará Gaia para obtener imágenes tridimensionales de las estrellas.

Para aumentar la sensibilidad de los sensores, el satélite mantendrá su temperatura a -110°C.

La estructura de soporte de los CCDs, al igual que gran parte del satélite, está hecha de carburo de silicio, un material con propiedades cerámicas, extraordinariamente resistente a las deformaciones por cambios de temperatura.

Matriz CCD completa

El carburo de silicio, desarrollado originalmente como un sustituto de los diamantes, tiene como gran ventaja su baja densidad: la estructura de soporte, completa con los detectores, tiene una masa de apenas 20 kg.

Gaia operará desde el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol, a un millón de kilómetros de la Tierra en dirección opuesta al Sol, donde el movimiento orbital de nuestro planeta equilibra las fuerzas gravitatorias, creando un punto estable en el espacio. A medida que los telescopios de Gaia hacen un barrido del cielo, la luz de cada estrella llegará hasta el plano focal, dividido en cuatro secciones dedicadas específicamente a cartografiar su posición y desplazamiento en tres dimensiones, su color e intensidad y su espectro de emisión.

El lanzamiento de Gaia está previsto para el año 2013. Esta misión permitirá obtener un mapa tridimensional del 1% de las estrellas de nuestra Galaxia, que ayudará a desvelar la composición, formación y evolución de la Vía Láctea.

Gaia también estudiará un gran número de otros cuerpos celestes, desde pequeños objetos en nuestro propio Sistema Solar a lejanos quásares y galaxias, cerca de los límites del Universo observable.

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