Dans les dernières années du XVIIIe siècle, les astronomes William et Caroline Herschel ont commencé à compter les étoiles. William a appelé la technique "star gauging" et son objectif était de déterminer la forme de notre Galaxie.

Depuis 1609, lorsque Galilée a levé son télescope vers la tache de lumière brumeuse connue sous le nom de Voie lactée et a vu qu'elle était composée d'une myriade d'étoiles faibles dont la lumière s'est brouillée, nous savons qu'il existe différents nombres d'étoiles dans différentes directions dans l'espace. Cela signifie que notre collection locale d'étoiles, La galaxie, doit avoir une forme. Herschel a entrepris de découvrir quelle était cette forme.

Il a utilisé un grand télescope, vingt pieds (610 cm) de longueur, monté entre de hauts cadres en bois pour balayer un grand cercle dans le ciel qui traversait la Voie lactée à angle droit. Il a ensuite divisé ce cercle en plus de 600 régions et a compté ou estimé le nombre d'étoiles dans chacune.

Avec cette technique simple, les Herschel ont produit la première estimation de la forme de la Galaxie. Avance rapide jusqu'au 21e siècle et maintenant les chercheurs utilisent le nombre d'étoiles pour rechercher des amas d'étoiles cachés et des galaxies satellites. Ils recherchent des régions où la densité d'étoiles augmente plus que prévu. Ces patchs sont appelés surdensités stellaires.

De retour en 1785, La piste circulaire d'Herschel est passée près de l'étoile la plus brillante du ciel nocturne Sirius. Maintenant, les scientifiques qui ont extrait les premières données publiées par le vaisseau spatial de l'ESA Gaia ont revisité cette zone particulière du ciel et ont fait une découverte remarquable.

Ils ont révélé un grand amas d'étoiles qui aurait pu être découvert il y a plus d'un siècle et demi s'il n'avait pas été si proche de Sirius.

Le cluster a été repéré par Sergey E. Koposov, puis à l'Université de Cambridge (Royaume-Uni) et maintenant à l'Université Carnegie Mellon de Pennsylvanie (États-Unis), et ses collègues. Ils ont recherché des amas d'étoiles et des galaxies satellites dans divers relevés au cours de la dernière décennie. Il était naturel pour eux de le faire avec la première publication de données de la mission Gaia.

Gaia est la mission astrométrique de l'Agence spatiale européenne. Recueillir des positions, luminosités et informations complémentaires pour plus d'un milliard de sources lumineuses, ses données ne permettent rien de moins que le « jaugeage en étoiles » le plus précis jamais réalisé.

De nos jours, la tâche laborieuse de compter les étoiles est effectuée par des ordinateurs, mais les résultats doivent encore être scrutés par les humains. Koposov était en train de passer au peigne fin la liste des surdensités lorsqu'il a vu l'amas massif. Au début, cela semblait trop beau pour être vrai.

"Je pensais que ce devait être un artefact lié à Sirius, " dit-il. Les étoiles brillantes peuvent créer de faux signaux, appelés artefacts, que les astronomes doivent faire attention à ne pas confondre avec des étoiles. Un premier article de l'équipe de Gaia avait même discuté des artefacts autour de Sirius en utilisant un morceau de ciel proche de celui que Koposov regardait.

Bien qu'il soit passé à autre chose et ait trouvé une autre surdensité qui semblait prometteuse, son esprit n'arrêtait pas de vouloir revenir au premier. "Je pensais, 'C'est étrange, nous ne devrions pas avoir autant d'artefacts de Sirius.' Alors je suis allé le regarder à nouveau. Et je me suis rendu compte que c'était aussi un objet authentique, " il dit.

Ces deux objets ont été nommés :Gaia 1 pour l'objet situé près de Sirius, et Gaïa 2, qui est proche du plan de notre Galaxie, et les deux ont été dûment publiés. Gaia 1 en particulier contient assez de masse pour faire quelques milliers d'étoiles comme le Soleil, est situé à 15 mille années-lumière, et réparties sur 30 années-lumière. Cela signifie qu'il s'agit d'un amas d'étoiles massif.

Les collections d'étoiles comme Gaia 1 sont appelées amas ouverts. Ce sont des familles d'étoiles qui se forment toutes ensemble puis se dispersent progressivement autour de la Galaxie. Notre propre Soleil s'est très probablement formé dans un amas ouvert. De tels assemblages peuvent nous renseigner sur l'histoire de la formation des étoiles de notre Galaxie. En trouver un nouveau qui peut être facilement étudié rapporte déjà des dividendes.

"L'âge est d'un grand intérêt, " dit Jeffrey Simpson, Observatoire astronomique australien, qui a effectué des observations de suivi avec des collègues à l'aide du télescope anglo-australien de classe 4 mètres de l'observatoire de Siding Springs, Australie.

Identifier 41 membres du cluster, Simpson et ses collègues ont découvert que Gaia 1 est inhabituel d'au moins deux manières. Premièrement, il a environ 3 milliards d'années. C'est étrange car il n'y a pas beaucoup d'amas de cet âge dans la Voie lactée.

Typiquement, les amas sont soit plus jeunes que quelques centaines de millions d'années - ce sont les amas ouverts - ou plus vieux que 10 milliards d'années - il s'agit d'une classe distincte appelée amas globulaires, qui se trouvent au-delà de la majeure partie des étoiles de notre Galaxie. Être d'âge intermédiaire, Gaia 1 pourrait représenter un pont important dans notre compréhension entre les deux populations.

Deuxièmement, son orbite à travers la galaxie est inhabituelle. La plupart des amas ouverts se trouvent près du plan de la Galaxie, mais Simpson a découvert que Gaia 1 volait haut au-dessus avant de se baisser et de passer en dessous. "Il pourrait aller jusqu'à un kiloparsec (plus de 3000 années-lumière) au-dessus et au-dessous de l'avion, " dit-il. Environ 90% des clusters ne dépassent jamais le tiers de cette distance.

Des simulations d'amas avec des orbites comme Gaia 1 constatent qu'ils sont dépouillés d'étoiles et dispersés par ces « passages d'avion » à grande vitesse. Cela le met en contradiction avec l'estimation de l'âge.

"Notre découverte selon laquelle Gaia 1 a trois milliards d'années est curieuse car les modèles ne lui permettraient pas de survivre aussi longtemps. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour essayer de concilier cela, " dit Simpson.

Pour tester une explication possible, Alessio Mucciarelli, Universita' degli Studi di Bologna, L'Italie et ses collègues ont étudié la composition chimique de Gaia 1. Une telle étude a la capacité de voir si l'amas s'est formé à l'extérieur de la Galaxie et a été pris en train de tomber.

"La composition chimique des étoiles peut être considérée comme une signature 'génétique' de leur origine. Si un amas stellaire s'est formé dans une autre galaxie, sa composition chimique sera différente par rapport à celle de notre Galaxie, " dit Mucciarelli.

Ils ont constaté que les compositions étaient pratiquement identiques à celles attendues si Gaia 1 se formait dans la Voie lactée – le puzzle demeure donc.

Maintenant, Mucciarelli espère que l'écart pourrait disparaître lorsque Gaia publiera plus de données. "Même si les paramètres orbitaux semblent suggérer une orbite particulière, leurs incertitudes sont suffisamment grandes pour empêcher toute conclusion ferme. Des paramètres orbitaux plus précis seront obtenus avec la deuxième publication des données de Gaia et nous comprendrons mieux si l'orbite de Gaia 1 est particulière ou non, " il dit.

En plus de trouver de nouveaux clusters, les données Gaia s'avèrent utiles pour vérifier la réalité des associations d'étoiles précédemment signalées. "En utilisant les données Gaia, je peux voir des étoiles qui partagent le même mouvement. Je peux donc confirmer lesquelles forment de vrais amas ouverts, " dit Andrés E. Piatti, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Argentine.

Il a récemment publié une étude qui montrait que dix des quinze amas ouverts précédemment publiés n'étaient pas vraiment des amas d'étoiles, ce n'étaient que des coups de chance statistiques où beaucoup d'étoiles non apparentées passaient dans des directions différentes à travers la même région de l'espace.

C'est un travail laborieux mais vital. "Personne ne veut passer sa vie à faire ça, " dit Piatti, "mais c'est nécessaire. Si nous pouvons déterminer la taille réelle de la population de l'amas, nous pouvons en apprendre beaucoup sur les processus que la galaxie a subis au cours de sa vie."

En astronomie, la liste la plus connue des amas d'étoiles, nébuleuses et galaxies a été compilé par un astronome et chasseur de comètes, Charles Messier, au XVIIIe siècle. Ignorant l'importance de ces objets, il a conçu son catalogue pour arrêter la frustration ressentie par lui et d'autres astronomes en confondant l'un de ces "objets du ciel profond" avec une comète proche.

Ce catalogue original comportait 110 objets. S'il n'y avait pas eu l'éclat de Sirius obscurcissant la vue, Gaia 1 aurait été suffisamment brillante et évidente pour figurer également sur cette liste. Et il y a tout lieu de penser qu'il y a plus à venir, merci à Gaïa.

La prochaine publication de données donnera des mouvements et des distances précis et appropriés à un nombre sans précédent d'étoiles, qui peut être utilisé pour trouver plus efficacement des amas d'étoiles qui étaient enfouis trop profondément dans le champ stellaire ou qui étaient trop diffus ou trop éloignés pour être vus auparavant.

Il y a toujours la possibilité de trouver quelque chose de totalement nouveau aussi. "J'espère qu'avec la prochaine publication de données, nous pourrons également trouver de nouvelles classes d'objets, " dit Simpson.

Pour les astronomes prêts à explorer les données Gaia, l'aventure ne fait que commencer. La deuxième publication de données de Gaia est prévue pour avril 2018. Les publications de données ultérieures sont prévues pour 2020 et 2022.