La vue panoramique de Gaia sur notre galaxie de la Voie lactée et les galaxies voisines, sur la base des mesures de près de 1,7 milliard d'étoiles. La carte montre la luminosité totale et la couleur des étoiles observées par le satellite de l'ESA dans chaque partie du ciel entre juillet 2014 et mai 2016. Les régions plus lumineuses indiquent des concentrations plus denses d'étoiles particulièrement brillantes, tandis que les régions plus sombres correspondent à des taches du ciel où moins d'étoiles brillantes sont observées. La représentation des couleurs est obtenue en combinant la quantité totale de lumière avec la quantité de lumière bleue et rouge enregistrée par Gaia dans chaque partie du ciel. La structure horizontale lumineuse qui domine l'image est le plan galactique, le disque aplati qui abrite la plupart des étoiles de notre galaxie natale. Au milieu de l'image, le centre galactique apparaît vivant et grouillant d'étoiles. Les régions plus sombres du plan galactique correspondent aux nuages de premier plan de gaz et de poussière interstellaires, qui absorbent la lumière des étoiles situées plus loin, derrière les nuages. Beaucoup d'entre eux cachent des pépinières stellaires où naissent de nouvelles générations d'étoiles. Parsemés sur l'image se trouvent également de nombreux amas globulaires et ouverts - des groupements d'étoiles maintenues ensemble par leur gravité mutuelle, ainsi que des galaxies entières au-delà de la nôtre. Les deux objets lumineux en bas à droite de l'image sont les grands et petits nuages de Magellan, deux galaxies naines en orbite autour de la Voie lactée. Dans de petites zones de l'image où aucune information de couleur n'était disponible - en bas à gauche du centre galactique, en haut à gauche du Petit Nuage de Magellan, et dans la partie supérieure de la carte – une valeur équivalente en niveaux de gris a été attribuée. La deuxième publication des données Gaia a été rendue publique le 25 avril 2018 et comprend la position et la luminosité de près de 1,7 milliard d'étoiles, et la parallaxe, mouvement propre et couleur de plus de 1,3 milliard d'étoiles. Il comprend également la vitesse radiale de plus de sept millions d'étoiles, la température de surface de plus de 100 millions d'étoiles, et la quantité de poussière qui s'interpose entre nous et 87 millions d'étoiles. Il existe également plus de 500 000 sources variables, et la position de 14 099 objets connus du système solaire – pour la plupart des astéroïdes – inclus dans le communiqué. Crédit :Consortium de traitement et d'analyse des données Gaia (DPAC) ; A. Moitinho / A. F. Silva / M. Barros / C. Barata, Université de Lisbonne, Le Portugal; H. Savietto, Recherche de fourche, Le Portugal.
La mission Gaia de l'ESA a produit le catalogue d'étoiles le plus riche à ce jour, y compris des mesures de haute précision de près de 1,7 milliard d'étoiles et révélant des détails inédits de notre galaxie d'origine.
Une multitude de découvertes se profilent à l'horizon après cette sortie tant attendue, qui est basé sur 22 mois de cartographie du ciel. Les nouvelles données incluent les positions, indicateurs de distance et mouvements de plus d'un milliard d'étoiles, ainsi que des mesures de haute précision des astéroïdes dans notre système solaire et des étoiles au-delà de notre propre galaxie de la Voie lactée.
L'analyse préliminaire de ces données phénoménales révèle des détails fins sur la composition de la population stellaire de la Voie lactée et sur la façon dont les étoiles se déplacent, informations essentielles pour étudier la formation et l'évolution de notre galaxie d'origine.
"Les observations recueillies par Gaia redéfinissent les fondements de l'astronomie, " dit Günther Hasinger, Directeur scientifique de l'ESA.
« Gaia est une mission ambitieuse qui s'appuie sur une énorme collaboration humaine pour donner du sens à un grand volume de données très complexes. Elle démontre la nécessité de projets à long terme pour garantir les progrès des sciences et technologies spatiales et mettre en œuvre des missions scientifiques encore plus audacieuses. des décennies à venir."
Gaia a été lancé en décembre 2013 et a commencé ses opérations scientifiques l'année suivante. La première publication de données, sur la base d'un peu plus d'un an d'observations, a été publié en 2016 ; il contenait des distances et des mouvements de deux millions d'étoiles.
La nouvelle publication des données, qui couvre la période du 25 juillet 2014 au 23 mai 2016, repère les positions de près de 1,7 milliard d'étoiles, et avec une précision beaucoup plus grande. Pour certaines des étoiles les plus brillantes de l'enquête, le niveau de précision équivaut à ce que les observateurs terrestres soient capables de repérer une pièce en euro posée sur la surface de la Lune.
Avec ces mesures précises, il est possible de séparer la parallaxe des étoiles - un décalage apparent sur le ciel causé par l'orbite annuelle de la Terre autour du Soleil - de leurs véritables mouvements à travers la Galaxie.
Le nouveau catalogue répertorie la parallaxe et la vitesse dans le ciel, ou mouvement propre, pour plus de 1,3 milliard d'étoiles. A partir des mesures de parallaxe les plus précises, environ dix pour cent du total, les astronomes peuvent estimer directement les distances aux étoiles individuelles.
"La deuxième publication des données Gaia représente un énorme bond en avant par rapport au satellite Hipparcos de l'ESA, Le prédécesseur de Gaia et la première mission spatiale pour l'astrométrie, qui a sondé quelque 118 000 étoiles il y a près de trente ans, " dit Anthony Brown de l'Université de Leiden, Les Pays-Bas.
Vue panoramique de Gaia sur notre galaxie de la Voie lactée et les galaxies voisines. Les cartes montrent la luminosité totale et la couleur des étoiles (en haut), la densité totale des étoiles (au milieu) et la poussière interstellaire qui remplit la Galaxie (en bas). Ces images sont basées sur des observations réalisées par le satellite de l'ESA dans chaque portion du ciel entre juillet 2014 et mai 2016, qui ont été publiés dans le cadre de la deuxième publication des données de Gaia le 25 avril 2018. Crédit :Consortium de traitement et d'analyse des données de Gaia (DPAC) ; En haut et au milieu : A. Moitinho / A. F. Silva / M. Barros / C. Barata, Université de Lisbonne, Le Portugal; H. Savietto, Recherche de fourche, Portugal ; En bas :Unité de coordination Gaia 8 ; M. Fouesneau / C. Bailer-Jones, Institut Max Planck d'Astronomie, Heidelberg, Allemagne.
Anthony est le président du Gaia Data Processing and Analysis Consortium Executive, superviser la grande collaboration d'environ 450 scientifiques et ingénieurs logiciels chargés de créer le catalogue Gaia à partir des données satellitaires.
"Le grand nombre d'étoiles seul, avec leurs positions et leurs mouvements, rendrait le nouveau catalogue de Gaia déjà assez étonnant, " ajoute Antoine.
"Mais il y a plus :ce catalogue scientifique unique comprend de nombreux autres types de données, avec des informations sur les propriétés des étoiles et autres objets célestes, rendant cette sortie vraiment exceptionnelle."
Quelque chose pour tout le monde
L'ensemble de données complet fournit un large éventail de sujets pour la communauté de l'astronomie.
En plus des postes, les données comprennent des informations sur la luminosité de toutes les étoiles étudiées et des mesures de couleur de presque toutes, ainsi que des informations sur la façon dont la luminosité et la couleur d'un demi-million d'étoiles variables changent au fil du temps. Il contient également les vitesses le long de la ligne de visée d'un sous-ensemble de sept millions d'étoiles, les températures de surface d'environ cent millions et l'effet de la poussière interstellaire sur 87 millions.
Gaia observe également des objets dans notre système solaire :la deuxième diffusion de données comprend les positions de plus de 14 000 astéroïdes connus, ce qui permet une détermination précise de leurs orbites. Un échantillon d'astéroïdes beaucoup plus important sera compilé dans les futures versions de Gaia.
Plus loin, Gaia s'est rapprochée des positions d'un demi-million de quasars distants, galaxies brillantes alimentées par l'activité des trous noirs supermassifs à leurs noyaux. Ces sources permettent de définir un référentiel pour les coordonnées célestes de tous les objets du catalogue Gaia, quelque chose qui se fait couramment dans les ondes radio, mais qui est maintenant pour la première fois également disponible dans les longueurs d'onde optiques.
Des découvertes majeures devraient arriver une fois que les scientifiques commenceront à explorer la nouvelle version de Gaia. Un premier examen effectué par le consortium de données pour valider la qualité du catalogue a déjà dévoilé quelques surprises prometteuses - y compris de nouvelles informations sur l'évolution des étoiles.
Archéologie galactique
"Les nouvelles données Gaia sont si puissantes que des résultats passionnants nous sautent aux yeux, " dit Antonella Vallenari de l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) et de l'Observatoire astronomique de Padoue, Italie, vice-président du conseil exécutif du consortium informatique.
"Par exemple, nous avons construit le diagramme d'étoiles Hertzsprung-Russell le plus détaillé jamais réalisé sur le ciel plein et nous pouvons déjà repérer des tendances intéressantes. C'est comme si nous inaugurions une nouvelle ère de l'archéologie galactique."
Nommé d'après les deux astronomes qui l'ont conçu au début du XXe siècle, le diagramme de Hertzsprung-Russell compare la luminosité intrinsèque des étoiles à leur couleur et est un outil fondamental pour étudier les populations d'étoiles et leur évolution.
Une nouvelle version de ce schéma, basé sur quatre millions d'étoiles à moins de cinq mille années-lumière du Soleil sélectionnées dans le catalogue Gaia, révèle de nombreux détails fins pour la première fois. Cela inclut la signature de différents types de naines blanches - les restes morts d'étoiles comme notre Soleil - de sorte qu'une différenciation peut être faite entre celles avec des noyaux riches en hydrogène et celles dominées par l'hélium.
Combiné avec les mesures Gaia des vitesses des étoiles, le diagramme permet aux astronomes de distinguer entre diverses populations d'étoiles d'âges différents qui sont situées dans différentes régions de la Voie lactée, comme le disque et le halo, et cela s'est formé de différentes manières. Un examen plus approfondi suggère que les étoiles en mouvement rapide qui appartiendraient au halo englobent deux populations stellaires issues de deux scénarios de formation différents, appelant à des enquêtes plus détaillées.
"Gaia fera grandement progresser notre compréhension de l'Univers à toutes les échelles cosmiques, " dit Timo Prusti, Scientifique du projet Gaia à l'ESA.
"Même au voisinage du Soleil, quelle est la région que nous pensions comprendre le mieux, Gaia révèle de nouvelles fonctionnalités intéressantes."
Galaxie en 3D
Pour un sous-ensemble d'étoiles à quelques milliers d'années-lumière du Soleil, Gaia a mesuré la vitesse dans les trois dimensions, révélant des motifs dans les mouvements des étoiles qui orbitent autour de la Galaxie à des vitesses similaires.
Des études futures confirmeront si ces modèles sont liés aux perturbations produites par la barre galactique, une concentration plus dense d'étoiles de forme allongée au centre de la Galaxie, par l'architecture du bras spiral de la Voie Lactée, ou par l'interaction avec des galaxies plus petites qui ont fusionné avec elle il y a des milliards d'années.
A la précision de Gaia, il est également possible de voir les mouvements des étoiles au sein de certains amas globulaires – d'anciens systèmes d'étoiles liés entre eux par la gravité et trouvés dans le halo de la Voie lactée – et au sein de nos galaxies voisines, les Petits et Grands Nuages de Magellan.
Les données de Gaia ont été utilisées pour dériver les orbites de 75 amas globulaires et 12 galaxies naines qui tournent autour de la Voie lactée, fournir des informations essentielles pour étudier l'évolution passée de notre Galaxie et de son environnement, les forces gravitationnelles qui sont en jeu, et la distribution de la matière noire insaisissable qui imprègne les galaxies.
"Gaia est l'astronomie à son meilleur, " dit Fred Jansen, Chef de mission Gaia à l'ESA.
"Les scientifiques seront occupés avec ces données pendant de nombreuses années, et nous sommes prêts à être surpris par l'avalanche de découvertes qui dévoileront les secrets de notre Galaxie."
