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    Gaia aperçoit deux étoiles temporairement agrandies

    Variations de luminosité de l'étoile Gaia16aye causées par un événement de microlentille, comme un objet massif a traversé sa ligne de mire. L'équipe Gaia Photometric Science Alerts a surnommé cette star Ayers Rock, après le célèbre monument en Australie. Crédit :ESA/Gaia/DPAC, P.Mroz, L. Wyrzykowski, K.A. Rybicki (Varsovie)

    En scrutant le ciel pour mesurer la position de plus d'un milliard d'étoiles dans notre Galaxie, Le satellite Gaia de l'ESA a détecté deux rares cas d'étoiles dont la lumière a été temporairement augmentée par d'autres objets célestes traversant leurs lignes de visée. L'une de ces étoiles devrait bientôt s'illuminer à nouveau. Les mesures de Gaia seront déterminantes pour en savoir plus sur la nature de ces « loupes cosmiques ».

    Les deux événements ont été identifiés en juillet et août 2016, respectivement, par l'équipe Gaia Photometric Science Alerts, qui scrutent les données Gaia à la recherche de sources astronomiques qui sont, pendant une courte période, beaucoup plus lumineux que d'habitude.

    Jusque là, l'équipe a détecté plus d'un millier de sources transitoires, dont la plupart sont des stars en pleine explosion, ou des explosions de supernova à la fin de la vie d'une étoile. Les découvertes sont maintenant systématiquement annoncées à la communauté astronomique, via le site Gaia Photometric Science Alerts, pour que d'autres astronomes puissent suivre, en temps opportun, avec d'autres télescopes.

    En de rares occasions, il y a aussi un autre phénomène qui peut produire une augmentation soudaine de la luminosité d'une étoile :la gravité d'autres objets célestes qui passent entre l'étoile et l'observateur.

    Selon la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, la gravité provoque des objets massifs - comme les étoiles, planètes, galaxies ou trous noirs – pour plier le tissu de l'espace-temps. Cela déforme également les trajets des rayons lumineux passant à proximité.

    Lorsqu'un objet aussi massif est exactement aligné entre une source de lumière distante et un observateur, il agit comme une lentille gravitationnelle, et l'observateur peut voir une augmentation spectaculaire (et une diminution ultérieure) de la luminosité de la source - un peu comme lorsque nous observons quelque chose à travers une loupe. Ce phénomène est appelé microlentille gravitationnelle.

    "La microlentille des étoiles de notre Galaxie est très utile pour déterrer des objets qui n'émettent pas de lumière, comme des trous noirs, mais peut toujours déformer la lumière provenant des étoiles de fond, " explique Łukasz Wyrzykowski, de l'Observatoire astronomique de l'Université de Varsovie, Pologne, et membre de l'équipe Gaia Photometric Science Alerts.

    "Étoiles, plusieurs systèmes stellaires et même des systèmes planétaires peuvent agir comme des lentilles gravitationnelles, chacune donnant lieu à un modèle différent de variations de la luminosité de l'étoile d'arrière-plan."

    la première détection par Gaia d'un tel événement, classé comme Gaia16aua et surnommé par l'équipe Auala, après un petit village des Samoa, est une étoile faible de magnitude 19 qui s'est soudainement éclairée de deux magnitudes. L'augmentation de la luminosité et la diminution ultérieure ont été observées indépendamment, à la fois par Gaia et par l'expérience au sol de lentilles gravitationnelles optiques (OGLE). Les observations au sol ont fourni une base de données plus longue et plus dense, confirmant que les variations de luminosité observées par Gaia étaient en fait causées par un événement de microlentille.

    L'effet de la lentille gravitationnelle dépend de la masse de la lentille - ainsi que des distances relatives entre la source, lentille et observateur. Dans le cas d'un alignement presque parfait entre la source, objectif et observateur, la luminosité de l'étoile d'arrière-plan augmente et sa position dans le ciel apparaît légèrement décalée. En mesurant ces deux petits effets, il est possible d'estimer la masse de l'objet invisible qui agit comme une lentille.

    Qu'est-ce qui rend spécial la recherche d'événements de microlentille avec Gaia, une mission dont le but scientifique est de mesurer les positions stellaires dans le ciel avec une précision sans précédent, est que les astronomes pourront mesurer le mouvement de la source sur le ciel lorsque sa luminosité varie en raison de la lentille gravitationnelle.

    "En combinant les informations de Gaia sur les changements de position de l'étoile d'arrière-plan avec des données au sol de ses variations de luminosité, nous pourrons estimer la masse de l'objet qui a courbé sa lumière avec une très bonne précision, " explique Timo Prusti, Scientifique du projet Gaia à l'ESA.

    Variations de luminosité de l'étoile Gaia16aua causées par un événement de microlentille, comme un objet massif a traversé sa ligne de mire. L'équipe Gaia Photometric Science Alerts a surnommé cette étoile Auala, après un petit village des Samoa. Crédit :ESA/Gaia/DPAC, L. Wyrzykowski, équipe OGLE (Varsovie), Z. Kostrzewa-Rutkowska (SRON/RU)

    "L'objectif dans ce cas pourrait être une étoile ou un trou noir, et une analyse plus poussée nous le dira."

    Le deuxième événement de microlentilles de Gaia, classé comme Gaia16aye et surnommé Ayers Rock d'après le célèbre monument en Australie, est peut-être encore plus intrigant. Après la découverte initiale par Gaia d'une augmentation anormale de la luminosité de cette étoile de magnitude 14,5 en août dernier, les astronomes ont commencé à l'observer avec de nombreux télescopes au sol, révélant un modèle assez particulier de variations de luminosité.

    Au lieu d'une seule montée et descente, l'étoile a subi deux pics de luminosité consécutifs d'environ deux magnitudes, puis est devenu plus faible pendant quelques semaines. Il a ensuite montré une forte augmentation jusqu'à la magnitude 12 et a rapidement diminué à nouveau.

    "Ce motif complexe suggère que l'étoile n'est pas visée par un seul objet mais plutôt par un système binaire, " dit Przemek Mróz, doctorant à l'Observatoire astronomique de Varsovie.

    La luminosité de l'étoile devrait connaître une dernière poussée dans les semaines à venir, atteignant environ la magnitude 12 pendant quelques heures, et des observations fréquentes sont actuellement effectuées par des astronomes professionnels et amateurs à travers le monde. Wyrzykowski et ses collègues attendent avec impatience plus d'observateurs, y compris les écoles avec de petits télescopes, rejoindre la phase finale de cette campagne de surveillance.

    L'ensemble de données complet, avec l'estimation de Gaia de la position de l'étoile, sera déterminant pour révéler la masse et la nature de la lentille de premier plan.

    Les astronomes pensent que le coupable est très probablement un système binaire d'étoiles, mais il est aussi possible qu'une planète, ou même un trou noir, font partie du système.

    Une autre particularité est que les deux étoiles lenticulaires trouvées par Gaia sont situées dans les bras spiraux de notre galaxie de la Voie lactée, ce qui est extrêmement rare.

    "La microlentille se produit pour une étoile sur un million lorsque nous observons vers le Centre Galactique, mais seulement environ une fois sur cent millions pour les étoiles à bras spiral, " explique Wyrzykowski.

    « Nous avons eu beaucoup de chance de trouver ces deux événements, " ajoute Simon Hodgkin, chef de l'équipe Gaia Photometric Science Alerts à l'Institute of Astronomy de Cambridge, ROYAUME-UNI.

    Au cours des deux dernières décennies, les astronomes observent régulièrement la microlentille des étoiles à l'aide de télescopes sur Terre, menant à de nombreuses découvertes dont la découverte de plusieurs exoplanètes.

    Alors que les relevés au sol ne peuvent surveiller que des parcelles individuelles du ciel, Gaia peut désormais détecter ces événements sur toute la sphère céleste, et la combinaison de différentes données recueillies au sol et dans l'espace pourrait révéler plus d'informations sur la nature de ces lentilles cosmiques.

    Après plus de deux ans d'opérations scientifiques de Gaia, l'équipe Photometric Science Alerts a développé des algorithmes très efficaces pour détecter les événements transitoires, et prévoient de les affiner davantage pour améliorer l'efficacité des détections par microlentille.


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