Notre galaxie, la voie Lactée, contient au moins 100 milliards d'étoiles. À travers les siècles, les astronomes ont parcouru les cieux, développer une compréhension approfondie de la vie de ces étoiles, de leur formation en vastes nébuleuses à leurs morts ardentes et spectaculaires.

Mais comment notre galaxie a-t-elle changé au fil du temps ? Où se sont formées les étoiles que nous voyons aujourd'hui, et lesquels d'entre eux sont frères et sœurs, formé ensemble à partir du même nuage de matière ?

Pour répondre à ces questions, nous devons faire de l'archéologie galactique. Pour faire ça, une enquête d'observation ambitieuse menée par l'Australie, appelé Galah, entreprend l'immense tâche de capturer des millions d'arcs-en-ciel pour démêler l'histoire de notre galaxie.

Oiseaux d'une plume

Lorsque nous décomposons la lumière d'une étoile en ses couleurs composantes, le spectre est entrelacé de lignes sombres. Ce sont les empreintes digitales révélatrices des diverses espèces atomiques et moléculaires présentes dans les couches externes de l'étoile.

En étudiant ces lignes, nous pouvons en apprendre beaucoup sur l'étoile, comme la vitesse à laquelle il tourne, sa température, et de quels éléments il est composé. Nous pouvons même les utiliser pour étudier les champs magnétiques stellaires.

En substance, les étoiles transforment l'hydrogène et l'hélium en éléments plus lourds. Quand ils meurent, ils renvoient ce matériel à la galaxie, à intégrer dans la prochaine génération d'étoiles.

La plupart des étoiles se forment en amas, des groupes de centaines à des millions d'étoiles qui se forment en même temps dans une vaste nébuleuse. Chaque nébuleuse aura une composition unique, semé par l'agonie de la génération précédente d'étoiles dans un passé lointain.

Nous savons également que différents types d'étoiles renvoient différents éléments à la galaxie à la fin de leur vie. À cause de ce, les astronomes peuvent utiliser les modèles élémentaires des étoiles actuelles pour explorer les types d'étoiles qui se trouvaient dans notre galaxie dans le passé.

Sur des échelles de temps de millions d'années, les étoiles s'échappent des amas dans lesquels elles se sont formées et migrent autour du disque de la galaxie.

Si nous pouvons utiliser des spectres pour mesurer la composition de nombreuses étoiles, nous devrions être capables d'identifier ceux qui sont faits de la même matière. L'origine commune des étoiles largement dispersées est ainsi révélée par leurs compositions correspondantes.

Cela nous amène à Galah.

Faire éclore l'idée de Galah

L'archéologie galactique avec HERMES (Galah) est un projet d'observation massif utilisant le télescope anglo-australien de 3,9 mètres de l'observatoire de Siding Spring. Depuis ses débuts, fin 2013, l'enquête a recueilli plus de 250, 000 spectres, et ce nombre augmente chaque mois.

Pour rendre un si grand projet possible, Galah utilise des robots pour positionner des câbles à fibres optiques afin de capter la lumière des étoiles. Ceux-ci permettent à l'équipe de Galah d'observer environ 350 étoiles simultanément dans une région du ciel quatre fois le diamètre de la pleine Lune.

Après environ une heure à regarder un groupe d'étoiles, Galah continue, scrutant champ après champ pour constituer son catalogue de spectres stellaires. Lorsque le projet est terminé, plus d'un million d'arcs-en-ciel seront capturés, chacun dans des détails exquis.

En bonne compagnie

Ces dernières années ont vu un boom mondial de l'archéologie galactique. Plusieurs projets d'enquête sont en cours dans le monde, chacun remplissant une niche unique, et des projets encore plus importants sont prévus pour l'avenir.

Bien que chacune de ces enquêtes ait un objectif particulier, lorsqu'ils sont réunis, ils forment un sur-ensemble scientifique qui est supérieur à la somme de ses parties.

L'enquête APOGEE étudie les étoiles géantes rouges dans toute la Voie lactée à l'aide du télescope Sloan de 3,5 mètres aux États-Unis.

Parce qu'il observe aux longueurs d'onde infrarouges, c'est le seul grand sondage qui puisse scruter la poussière qui envahit notre galaxie. Cela permet à APOGEE de collecter des données sur les étoiles dans toute la galaxie.

Le disque de notre galaxie, qui contient la grande majorité des étoiles, est entouré d'un halo à peu près sphérique composé d'étoiles anciennes. Le halo abrite les mystérieux amas globulaires – des essaims sphériques de millions d'étoiles très serrées.

L'enquête Gaia-ESO cible toutes ces populations et plus, à l'aide de deux instruments de lumière visible différents au Very Large Telescope de 8 mètres au Chili.

Galah, par contre, concentre principalement le disque de notre galaxie, où réside la grande majorité de ses étoiles. En obtenant un si grand échantillon de spectres stellaires, Galah est le complément parfait de ces deux enquêtes plus ciblées, fournir le contexte dans lequel leurs résultats peuvent être compris.

Voler vers le futur avec Gaia

Tandis que Galah et ses collègues levés archéologiques cultivaient le ciel nocturne, le vaisseau spatial Gaia a été occupé à rassembler un autre, mais complémentaire, base de données.

Lancé en 2013 pour une première mission de cinq ans, Gaia parcourt continuellement le ciel, observant à plusieurs reprises plus d'un milliard d'étoiles, mesurant leurs positions avec une précision sans précédent.

En observant plusieurs fois la même étoile, Gaia peut déterminer comment il se déplace dans le ciel, nous donnant une mesure incroyablement précise de la distance de l'étoile à la Terre. Gaia révèle également la cinématique des étoiles - comment elles se déplacent les unes par rapport aux autres à travers notre galaxie.

Même tout seul, Les données de Gaia seront une ressource incroyable. Mais lorsqu'il est combiné avec les données obtenues par Galah et ses frères et sœurs, il devient beaucoup plus puissant. Gaia fournira la distance à, et le mouvement précis de, un grand nombre d'étoiles qui auront également été sondées par Galah.

Nos premiers pas

La première publication publique des données de Gaia plus tôt cette année incluait des positions et des luminosités précises du ciel pour plus d'un milliard d'étoiles et de quasars. Plus important encore pour notre travail, il comprenait également les distances et les mouvements spatiaux de 2 millions d'étoiles qui avaient été ciblées par les missions spatiales précédentes.

Pour se coordonner avec Gaia, Galah a également rendu public un sous-ensemble de ses données, y compris les données pour 9, 860 étoiles. Parmi ceux-ci, 7, 894 sont dans le sous-ensemble spécial publié par l'équipe Gaia, et donc avoir des distances connues avec précision.

La combinaison de ces ensembles de données permettra à l'équipe Galah d'étudier non seulement quelles étoiles se sont formées ensemble, mais d'examiner s'ils suivent toujours des chemins similaires autour de la galaxie.

Alors que la mission Gaia se poursuit, il fournira des distances et des mouvements spatiaux précis pour chaque étoile du catalogue Galah. En rassemblant les données de Gaia avec les nôtres, nous brosserons un tableau beaucoup plus détaillé du passé de notre galaxie, présent et futur que jamais auparavant.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.