Le catalogue en constante évolution de la mission européenne Gaia est devenu la référence standard des astronomes pour la Galaxie.

Le principal guide de référence des astronomes sur la Voie lactée vient de recevoir une mise à jour majeure. La mission Gaia, un vaisseau spatial qui suit près de deux milliards d’étoiles, a publié une carte considérablement améliorée, qui comprend désormais les mouvements tridimensionnels de dizaines de millions d’étoiles et de milliers d’astéroïdes, les détections de « séismes » stellaires et d’éventuels extrasolaires planètes.

L’équipe Gaia a dévoilé le trésor lors d’une conférence de presse le 13 juin, ainsi qu’une cinquantaine d’articles scientifiques, et a rendu la base de données complète disponible pour téléchargement public. 

La sonde de l’Agence spatiale européenne (ESA) a lancé la sonde de 2 tonnes en 2013. Comme une base de données antérieure publiée en 2020, la dernière version se compose de 34 mois de données collectées entre 2014 et 2017.

« Chaque jour, cinq articles de Gaia sont publiés », a déclaré le directeur scientifique de l’ESA, Günther Hasinger, lors d’une présentation en ligne du catalogue de Noordwijk, aux Pays-Bas. « Au cours des trois dernières années, nous avons dépassé l’étalon-or de l’astronomie, le télescope spatial Hubble, et nous produisons maintenant 1 600 articles par an. »

Spectres détaillés

Gaia orbite autour du Soleil à une distance fixe de la Terre. Au cours d’une année, il effectue des mesures répétées des mêmes étoiles à partir de perspectives légèrement différentes. 

Cela fait que la position apparente de chaque étoile dans le ciel change d’un petit angle – généralement des millionièmes de degré – qui est proportionnel à sa distance. L’équipe de la mission utilise ensuite ces changements et une technique appelée parallaxe pour calculer la distance de l’étoile au Soleil.

De plus, Gaia mesure le spectre lumineux des étoiles. Le plus gros ajout au catalogue précédent est la richesse considérablement accrue de spectres détaillés, comprenant désormais environ 1 million d’étoiles. 

En mesurant un décalage Doppler dans le spectre – semblable à la façon dont la hauteur de la sirène d’une ambulance dépend de son approche ou de son éloignement – l’équipe a calculé 30 millions de mesures de « vitesse radiale », c’est-à-dire la vitesse à laquelle une étoile se déplace vers, ou loin du Soleil. 

Avec les mesures de Gaia du mouvement de l’étoile dans le ciel et de sa distance, les données fournissent une reconstruction complète de la trajectoire de l’étoile lorsqu’elle fait le tour de la Galaxie.

Une application importante sera de détecter et d’étudier les amas d’étoiles qui se déplacent ensemble à travers la Galaxie, explique Tereza Jerabkova, astronome à l’Observatoire européen austral de Garching, en Allemagne. 

« Je pense que tout le monde dans la communauté des amas d’étoiles sautera sur les nouvelles vitesses radiales qui permettront d’analyser plus d’étoiles en 6D- qui incluent trois dimensions pour les positions de chaque étoile et trois pour sa direction de mouvement. »

Oscillations stellaires

Le catalogue Gaia comprend désormais également des informations sur la façon dont les étoiles individuelles « vacillent », sous l’attraction gravitationnelle d’un objet compagnon massif. 

De cette façon, l’équipe a identifié 800 000 systèmes binaires – des objets qui semblent être des étoiles uniques mais qui sont en réalité deux étoiles. 

Dans certains cas, l’attraction ne semble pas provenir d’un compagnon stellaire mais d’une planète massive en orbite autour de l’étoile, explique Alessandro Sozzetti, membre de la collaboration Gaia. 

« Cela nous met en appétit », déclare Sozetti, qui est chercheur sur les exoplanètes à l’observatoire astrophysique de Turin en Italie. 

Avec plusieurs années supplémentaires de données d’observation, l’équipe s’attend à découvrir des milliers d’exoplanètes.

Les techniques de chasse aux planètes de Gaia complèteront celles des missions dédiées aux exoplanètes telles que Kepler et Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, déclare Jessie Christiansen, scientifique du projet NASA Exoplanet Archive. 

Ces missions sont particulièrement sensibles aux «géantes chaudes» – des planètes semblables à Jupiter qui orbitent très près de leurs étoiles – alors que Gaia trouvera de nombreuses planètes géantes en orbite plus loin et restant plus froides, explique Christiansen, du California Institute of Technology de Pasadena.  « Les systèmes avec des planètes géantes froides sont particulièrement intéressants car ils pourraient ressembler beaucoup plus à notre système solaire, qui a des planètes géantes froides, qu’aux systèmes avec des planètes géantes chaudes trouvés par Kepler et TESS. »

Gaia a déjà accumulé quatre autres années d’observations après celles du catalogue d’aujourd’hui, et il continuera à publier des ensembles de données plus importants et améliorés dans les années à venir. 

La mission d’un milliard d’euros (1,2 milliard de dollars) devrait prendre des données jusqu’en 2024, date à laquelle son carburant devrait s’épuiser.

doi : https://doi.org/10.1038/d41586-022-01660-9