Une collection sans précédent d'étoiles rouges géantes pulsantes a été identifiée par des astronomes de l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï (IfA). En utilisant les observations du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, les chercheurs ont détecté les étoiles, dont les rythmes naissent des ondes sonores internes et fournissent les accords d'ouverture d'une exploration symphonique de notre voisinage galactique.

Depuis son lancement en 2018, TESS a principalement chassé des exoplanètes, des mondes au-delà de notre système solaire. Mais ses mesures sensibles de la luminosité stellaire changeante rendent le télescope idéal pour observer les oscillations stellaires ou la matière au sein de la structure interne des étoiles. C'est un domaine de recherche appelé astérosismologie.

"Notre premier résultat, en utilisant seulement un mois de mesures stellaires des deux premières années de TESS, montre que nous pouvons déterminer les masses et les tailles de ces géants oscillants avec une grande précision qui ne fera que s'améliorer au fur et à mesure que TESS continue, " a déclaré Marc Hon, un membre Hubble de la NASA à l'IfA. "Ce qui est vraiment sans précédent, c'est que la large couverture de TESS nous permet de faire ces mesures uniformément sur presque tout le ciel."

Cette grande générosité de géantes rouges oscillantes sera utilisée pour des études détaillées sans précédent à l'aide des télescopes au sol de Maunakea.

"Nous avons déjà commencé les observations de suivi de certaines des bizarreries les plus intrigantes que nous ayons découvertes dans notre vaste ensemble de données TESS, qui nous en dira plus sur leur origine, " a déclaré l'honorable "Nous venons de gratter la surface du trésor de données activé par TESS."

Hon a présenté la recherche mercredi lors de la conférence scientifique TESS, un événement organisé virtuellement, du 2 au 6 août et soutenu par le Massachusetts Institute of Technology de Cambridge, où les scientifiques discutent des derniers résultats de la mission. Il est l'auteur principal de l'étude qui est acceptée pour publication dans le Journal d'astrophysique , avec des co-auteurs, dont des collègues de l'IfA, Jamie Tayar et Daniel Huber.

Élargir les opportunités

Les oscillations du soleil ont été observées pour la première fois dans les années 1960. Mais les oscillations de type solaire dans des milliers d'étoiles n'ont pas été détectées avant la convection dirigée par les Français, télescope spatial Rotation et Transits Planétaires, qui a fonctionné de 2006 à 2013. Les missions Kepler et K2 de la NASA, qui a enquêté de 2009 à 2018, trouvé des dizaines de milliers de géantes oscillantes. TESS élargit l'accès à ces oscillations grâce à ses observations dans l'espace.

"Avec un échantillon aussi grand, les géants qui pourraient se produire seulement un pour cent du temps deviennent assez nombreux, " dit Tayar, un boursier postdoctoral Hubble à l'IfA. "Maintenant, nous pouvons commencer à penser à trouver des étoiles encore plus rares."

TESS surveille de larges pans du ciel pendant environ un mois à l'aide de ses quatre caméras, couvrant environ 75 % du ciel au cours de sa mission principale de deux ans. Chaque caméra capture une image complète de 24 par 24 degrés (48 fois la taille de la Lune dans notre ciel) à travers, toutes les 30 minutes. Depuis la fin de l'été 2020, les caméras ont collecté ces images à un rythme encore plus rapide.

Les images sont utilisées pour générer des courbes de lumière - des graphiques de luminosité changeante - pour près de 24 millions d'étoiles, chacun s'étalant sur 27 jours, la durée pendant laquelle TESS fixe une partie du ciel. Pour passer au crible cette immense accumulation de mesures, Hon et ses collègues ont appris à un ordinateur à reconnaître les géants palpitants. L'équipe a utilisé l'apprentissage automatique, une forme d'intelligence artificielle qui entraîne les ordinateurs à prendre des décisions basées sur des modèles généraux sans les programmer explicitement.

Pour entraîner le système, l'équipe a utilisé les courbes de lumière Kepler pendant plus de 150, 000 étoiles, dont environ 20, 000 étaient des géantes rouges oscillantes. Lorsque le réseau de neurones a fini de traiter toutes les données TESS, il en avait identifié 158, 505 géants palpitants.

L'équipe a déterminé les couleurs et les distances de chaque géant à l'aide des données de la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne, et tracé les masses de ces étoiles à travers le ciel. Une prédiction fondamentale en astronomie galactique est que les plus jeunes, les étoiles de masse plus élevée devraient se trouver plus près du plan de la galaxie, marqué par la forte densité d'étoiles qui créent la lueur de la Voie lactée dans le ciel nocturne.

"Notre carte démontre pour la première fois que c'est bien le cas sur presque tout le ciel, " dit Huber. " Avec l'aide de Gaïa, TESS nous a maintenant donné des billets pour un concert de géant rouge dans le ciel."