È pubblico il catalogo finale della survey Gaia-ESO

ESO ha appena reso pubblico il catalogo finale della Gaia-ESO Survey (GES), una grande survey spettroscopica pubblica condotta con il Very Large Telescope (VLT) dello European Southern Observatory (ESO) in Cile.
Il catalogo contiene i parametri astrofisici derivati dall’analisi di circa 190,000 spettri ottenuti dalle osservazioni di 115,000 stelle, di tutti i tipi spettrali (dalle O alle M) e in tutte le fasi evolutive (dalla pre-sequenza principale al ramo delle giganti rosse); le stelle campionano tutte le componenti della nostra Galassia, il disco sottile e quello spesso, il bulge, l’alone, e ad ammassi stellari aperti che coprono l’intero intervallo di età, da pochi milioni, fino a molti miliardi di anni.
GES è il precursore di molte successive grosse campagne osservative, e l’unica survey stellare eseguita su un telescopio della classe di 8 metri, caratteristica che ha permesso di osservare stelle deboli e distanti. Le osservazioni sono state realizzate con lo strumento multi-oggetto FLAMES al fuoco del VLT UT2, utilizzando gli spettrografi Giraffe e UVES, durante 340 notti distribuite tra il dicembre del 2011 e il gennaio del 2018. Il catalogo è il frutto del lavoro di un grande consorzio al quale hanno partecipato più di 500 ricercatori appartenenti ad istituti distribuiti in varie parti del mondo, ma in prevalenza Europei; il consorzio ha lavorato sotto la guida di Gerry Gilmore dello Institute of Astronomy dell’Università di Cambridge nel Regno Unito e Sofia Randich dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri.
«È stato un viaggio lungo 12 anni, dalla prima riunione all’Osservatorio Astrofisico di Arcetri, al rilascio del catalogo finale. Abbiamo affrontato con successo molte sfide e difficoltà. Gaia-ESO ha prodotto risultati eccellenti e ci aspettiamo che lo sfruttamento scientifico del catalogo appena rilasciato permetterà di ottenerne molti altri. GES lascia una grande eredità, in termini scientifici, ed in termini di competenze e metodologia; nell’era delle survey spettroscopiche Gaia-ESO rimane unica per moltissimi aspetti», afferma Sofia Randich, direttrice dell’INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri.

L’INAF ha svolto un ruolo chiave in tutti gli aspetti della survey, dalla selezione dei target, alla programmazione delle osservazioni, fino alla riduzione e’analisi dei dati e al loro sfruttamento scientifico. In particolare, nella Gaia-ESO survey sono stati coinvolti più di 40 ricercatori, molti con ruoli di coordinamento, e appartenenti a otto strutture di ricerca (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di
Bologna, Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Osservatorio Astrofisico di Catania, Osservatorio Astronomico di Padova, Osservatorio Osservatorio Astronomico di Palermo, Osservatorio Astronomico di Roma, Osservatorio Astronomico di Torino).
«La Gaia-ESO Survey è stata fondamentale per creare una rete internazionale di ricercatori con competenze diverse che hanno potuto sfruttare al meglio la quantità e qualità di dati raccolti. La nostra comprensione delle popolazioni della Galassia ha compiuto un importante passo avanti e ora la comunità è preparata al meglio per affrontare le sfide future, dice Giuseppina Micela, membro dello Steering Committee Gaia-ESO», dell’INAF Osservatorio Astronomico di Palermo e membro dello steering committee di GES.

«L'esperienza di Gaia-ESO è stata molto importante sia dal punto di vista personale che lavorativo. Gaia-ESO ha prodotto dati eccellenti per un grande campione di ammassi stellari, che saranno il termine di paragone anche per le future survey spettroscopiche. È anche grazie a Gaia-ESO che la comunità italiana si è sentita incoraggiata a partecipare a nuovi grandi progetti, come WEAVE@WHT e 4MOST@VISTA» dice Angela Bragaglia, dell’OAS di Bologna, che ha coordinato la selezione dei target negli ammassi aperti.
Il catalogo finale contiene un elevato numero di parametri astrofisici fra i quali: le velocità radiali, caratterizzate da altissima precisione, che combinate ai moti propri prodotti dal satellite Gaia consentono di studiare il moto delle stelle in tre dimensioni; parametri stellari, come la temperatura effettiva e la gravità superficiale, che permettono di determinare lo stato evolutivo di una stella e le sue proprietà principali come massa ed età; la metallicità globale e le abbondanze di molti elementi chimici (fino a 31, per una buona frazione del
campione), che sono lo strumento fondamentale per investigare i processi di formazione ed evoluzione della Via Lattea e di nucleosintesi stellare. Sono anche incluse nel catalogo le probabilità di membership delle stelle osservate nei campi degli ammassi stellari aperti.

Figura 2: Le distribuzioni di abbondanze in funzione della distanza Galattocentrica tracciate dagli ammassi aperti Gaia-ESO (da Magrini et al. 2023). Nella figura gli elementi sono ordinati in base alla loro nucleosintesi: in rosso gli elementi prodotti da stelle massicce, i cosiddetti elementi alfa, in celeste chiaro gli elementi del picco di ferro prodotti principalmente da sistemi binari che esplodono come SNIa, in celeste gli elementi prodotti attraverso la cattura lenta di neutroni su atomi di ferro ed, infine, in blu gli elementi prodotti attraverso la cattura rapida di neutroni in eventi esplosivi, come fusioni di stelle di neutroni.

Gli spettri e i parametri della Gaia-ESO Survey rilasciati nei cataloghi precedenti sono già stati utilizzati dai membri del consorzio per moltissimi studi che hanno portato alla pubblicazione di più di cento articoli, che affrontano una ampia varietà di tematiche, dalla dinamica degli ammassi stellari giovani e la loro formazione, alla calibrazione e determinazione di età stellari, alla storia evolutiva della nostra Galassia. Gli spettri e i dati sono stati usati anche dalla comunità scientifica at large; ci si aspetta adesso un importante sfruttamento scientifico del catalogo finale.
L’esperienza della Gaia-ESO survey ha portato allo sviluppo di nuove metodologie per l’analisi degli spettri stellari e ha contribuito in modo significativo alla crescita di una comunità di giovani astronomi ed astronome, in Italia e all’estero, che adesso occupano posizioni di primo piano nell’ambito dei principali progetti europei di spettroscopia stellare.

Figura 1: I membri del core team dell’Osservatorio Astrofisico di Arcetri (Elena Franciosini, Laura Magrini, Germano Sacco) e dell’Institute of Astronomy dell’Università di Cambridge (Anais Gonneau, Anna Hourihane, Clare Worley) con i due Principal Investigators Gerry Gilmore e Sofia Randich.

News ESO: https://www.eso.org/sci/publications/announcements/sciann17497.html
News INAF: http://www.inaf.it/it/notizie-inaf/gaia-eso-catalogo-finale
Link catalogo: https://www.eso.org/qi/catalog/show/393