En étudiant les positions de plus d'un milliard d'étoiles, La mission Gaia de l'ESA mesure également leur couleur, un diagnostic clé pour étudier les propriétés physiques des étoiles. Une nouvelle image donne un aperçu de la première carte du ciel en couleur de Gaia, qui sera déclenché dans sa résolution la plus élevée avec la prochaine publication de données en 2018.

Les étoiles sont disponibles dans une variété de couleurs qui dépendent de leur température de surface, lequel est, à son tour, déterminé par leur masse et leur stade d'évolution.

Les étoiles massives sont plus chaudes et brillent donc plus intensément en lumière bleue ou blanche, à moins qu'ils n'approchent de la fin de leur vie et se soient gonflés dans une supergéante rouge. Étoiles de faible masse, au lieu, sont plus froides et ont tendance à apparaître rouges.

Mesurer les couleurs des étoiles est important pour résoudre une variété de questions, allant de la structure interne et de la composition chimique des étoiles à leur évolution.

Gaïa, La mission d'astrométrie de l'ESA pour compiler le catalogue le plus vaste et le plus précis de positions et de mouvements stellaires à ce jour, a également enregistré la couleur des étoiles qu'il observe. Le satellite a été lancé en décembre 2013 et collecte des données scientifiques depuis juillet 2014.

Un effort particulier du Consortium de traitement et d'analyse des données Gaia (DPAC) est consacré à l'effort difficile d'extraire les couleurs stellaires des données satellitaires. Alors que ces mesures seront publiées avec la deuxième publication de données de Gaia en avril 2018, un aperçu de la carte du ciel de Gaia en couleur montre que les travaux en cours avancent bien.

La nouvelle carte, sur la base des données préliminaires de 18,6 millions d'étoiles brillantes prises entre juillet 2014 et mai 2016, montre la valeur médiane (médiane) des couleurs de toutes les étoiles observées dans chaque pixel. Il est utile de le regarder à côté de sa carte d'accompagnement, montrant la densité d'étoiles dans chaque pixel, qui est plus haut le long du plan galactique - la structure à peu près horizontale qui s'étend à travers l'image, correspondant à la région la plus densément peuplée de notre galaxie de la Voie Lactée – et plus bas vers les pôles.

Même si cette carte n'est qu'un apéritif pour le plaisir complet de la sortie de l'année prochaine, qui comprendra environ cent fois plus d'étoiles, il est déjà possible de repérer quelques fonctionnalités intéressantes.

Les régions les plus rouges de la carte, principalement trouvé près du Centre Galactique, correspondent à des zones sombres dans la carte de densité :ce sont des nuages ​​de poussière qui obscurcissent une partie de la lumière des étoiles, surtout aux longueurs d'onde bleues, le faisant apparaître plus rouge - un phénomène connu sous le nom de rougissement.

Il est également possible de voir les deux Nuages ​​de Magellan – petites galaxies satellites de notre Voie Lactée – dans la partie inférieure de la carte.

La tâche de mesurer les couleurs est effectuée par l'instrument photométrique sur Gaia. Cet instrument contient deux prismes qui divisent la lumière des étoiles en ses longueurs d'onde constitutives, fournissant deux spectres basse résolution pour chaque étoile :un pour le court, ou bleu, longueurs d'onde (330-680 nm) et l'autre pour les longues, ou rouge, (640-1050 nm). Les scientifiques comparent ensuite la quantité totale de lumière dans les spectres bleu et rouge pour estimer les couleurs des étoiles.

Pour calibrer précisément ces spectres, cependant, il est nécessaire de connaître la position de chaque source sur le plan focal de Gaia avec une très grande précision - en fait, avec une précision que seule Gaïa elle-même peut fournir.

Dans le cadre de l'effort d'extraction des paramètres physiques des données renvoyées par le satellite, les scientifiques les alimentent à un algorithme itératif qui compare les images enregistrées d'étoiles à des modèles de ce à quoi ces images devraient ressembler :en conséquence, l'algorithme fournit une première estimation des paramètres de l'étoile, comme sa position, luminosité, ou couleur. En collectant plus de données et en les alimentant à l'algorithme, les modèles sont constamment améliorés, de même que les paramètres estimés pour chaque étoile.

La première publication de données Gaia, publié en septembre 2016, était basé sur moins d'un quart de la quantité totale de données qui seront collectées par le satellite sur l'ensemble de sa mission de cinq ans, qui devrait observer chaque étoile en moyenne 70 fois. Cette première version, répertoriant des positions d'une précision sans précédent sur le ciel pour 1,142 milliard d'étoiles, avec leur éclat, ne contenait aucune information sur les couleurs des étoiles :d'ici là, il n'avait pas été possible d'exécuter suffisamment d'itérations de l'algorithme pour estimer avec précision des paramètres supplémentaires.

Alors que le satellite continue d'observer plus d'étoiles, les scientifiques ont maintenant eu plus de temps pour alimenter en données l'algorithme itératif pour obtenir des estimations des couleurs stellaires, comme ceux indiqués sur la nouvelle carte. Ces estimations seront validées, au cours des prochains mois, dans le cadre de l'effort global de traitement des données menant à la deuxième publication des données Gaia.

Depuis la première publication des données, des scientifiques du monde entier ont utilisé les mesures de luminosité de Gaia - qui sont obtenues sur toute la bande G, de 330 à 1050 nm – ainsi que des ensembles de données d'autres missions pour estimer les couleurs des étoiles. Ces études ont été appliquées à une variété de sujets, des étoiles variables et amas stellaires de notre Galaxie à la caractérisation des étoiles dans les Nuages ​​de Magellan.

L'année prochaine, la deuxième version des données Gaia comprendra non seulement la position et la luminosité de la bande G, mais aussi la couleur bleue et rouge de plus d'un milliard d'étoiles – en plus des estimations tant attendues des parallaxes stellaires et des mouvements propres basés sur les mesures de Gaia pour toutes les étoiles observées. Cet extraordinaire ensemble de données permettra aux scientifiques de percer les secrets de notre Galaxie, étudier sa composition, formation et évolution à un degré de détail sans précédent.