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Gaia, le 3ème catalogue offre une spectaculaire moisson de données

Lancé le 19 décembre 2013 le satellite astrométrique Gaia opère par un mouvement rotatif un balayage systématique du ciel depuis le 25 juillet 2014.
Le 3ème catalogue de données est sorti le 3 décembre.
Le consortium DPAC a déjà livré deux catalogues des données, un en 2016 et un en 2018.
Les chercheurs de l’Institut UTINAM à Besançon sont fortement impliqués dans le consortium international « DPAC ».

Les apports du 3ème catalogue de données (EDR3)

Les 3ème catalogue de données Gaia offre la promesse de nouvelles découvertes. Il apporte une précision, une exactitude et une homogénéité qui constituent des avancées majeures dans la connaissance de la Voie Lactée.

Considérablement enrichi Gaia EDR3 contient désormais les positions et éclats de 1,8 milliard d’étoiles, les distances, les mouvements propres et la couleur pour 1,5 milliard d’étoiles.

De nombreuses découvertes ont été faites grâce à la 2ème publication des données Gaia (DR2) en avril 2018. Les retombées scientifiques sont multiples et près de 4000 travaux ont été publiés dans différents domaines : formation et évolution galactique, structure et mouvements du Groupe Local, astrophysique stellaire, naines brunes et planètes extrasolaires, système solaire, systèmes de référence.

Maintenant que le catalogue est ouvert à toute la communauté ce sont des milliers d’articles scientifiques qui sont attendus.

Étude voisinage solaire

La sortie de Gaia EDR3 s’accompagne de quatre articles scientifiques parus dans la revue Astronomy & Astrophysics, qui ont pour but de démontrer les performances du catalogue.

Les chercheures d’UTINAM ont notamment participé à l’un d’eux qui concerne l’étude de nos étoiles voisines, avec la publication de l’article « Le catalogue Gaia des étoiles proches (the Gaia Catalogue of Nearby Stars) ».

Le catalogue Gaia des étoiles proches recense les étoiles situées à moins de 100 parsecs (100 pc) du Soleil, ou encore 326 années-lumière. Il contient un peu plus de 300 000 étoiles avec leur position et mouvement sur la voûte céleste (mouvement propre), leur distance, luminosité, couleur, et tout ceci avec l’extrême précision de Gaia.

Pour situer cette région centrée sur le Soleil, et d’un rayon de 326 années-lumière que l’on qualifie de voisinage solaire, elle est représentée sur cette image par un petit point blanc, comparée à une illustration de la Voie Lactée tout entière, qui elle s’étend sur 100 000 années-lumière. - Crédit : ESA/Gaia/DPAC, S. Payne-Wardenaar

Recenser notre voisinage est un objectif à long terme depuis la première mesure de distance stellaire. Le Catalogue Gaia des étoiles proches est le plus complet et couvre un plus grand volume d’espace. Il est en outre beaucoup plus homogène que n’importe quel catalogue d’étoiles proches publié auparavant.

Ce graphique montre le nombre d’étoiles dans un rayon de 10 pc, 25 pc et 100 pc. Les couleurs indiquent de quel catalogue vient la mesure de distance : le catalogue Gaia, le catalogue Hipparcos (satellite prédécesseur de Gaia) ou d’autres catalogues. L’aire des cercles est proportionnelle au nombre d’étoiles et les cercles se superposent lorsque les étoiles sont communes à plusieurs catalogues. L’histogramme représente les pourcentages d’étoiles avec une parallaxe mesurée au sol, puis par Hipparcos et enfin par Gaia. On peut retenir de ce graphique que le contenu a augmenté d’un facteur 2 dans un rayon de 25 pc, et d’un facteur 10 dans un rayon de 100 pc grâce à Gaia, et avec une précision des mesures bien meilleure. 5 étoiles à moins de 10 pc ont leur première mesure de parallaxe dans Gaia EDR3. - Crédit : ESA/Gaia/DPAC, S. Anderson, C. Reylé

Il est essentiel d’avoir un échantillon complet et homogène pour s’affranchir des éventuels biais d’observation qui peuvent impacter les conclusions. La limite de 100 pc est choisie pour cette étude car c’est la limite de détection de Gaia pour les étoiles les plus petites, 10 000 fois moins puissantes que le Soleil. Celles situées plus loin que 100 pc échappent à Gaia, or nous voulons avoir un échantillon complet pour toutes les étoiles. C’est dans le voisinage solaire que l’on peut obtenir les mesures les plus détaillées, pour tous les types d’étoiles. Il s’agit d’un réel point d’ancrage, de calibration pour toutes les autres étoiles dans la Galaxie qu’on ne peut pas observer avec autant de précision parce qu’elles sont trop lointaines.

Cette vidéo offre une visite virtuelle du voisinage solaire. Si la sphère de 100 pc paraît très homogène vu de l’extérieur, on y trouve en réalité une grande variété d’objets. - Crédit : Credit : ESA/Gaia/DPAC

Deux amas d’étoiles sont situés dans le voisinage solaire : l’amas des Hyades contient des étoiles nées il y a plus de 600 millions d’années, et Coma Berenice qui a environ 500 millions d’années. Les deux groupes se démarquent clairement lors de la cartographie de la densité d’étoiles.

Cartes de densité d’étoiles du catalogue Gaia des étoiles proches. Le Soleil est situé au centre des deux cartes. Les régions avec une densité d’étoiles plus élevée sont visibles en bleu-vert. Elles correspondent à des amas d’étoiles connus (Hyades et Coma Berenice) et d’autres groupes stellaires. A gauche, l’échantillon est vu de dessus (comme si on l’observait de loin au-dessus du plan galactique). A droite il est vu de côté. - Crédit : Crédit : ESA / Gaia / DPAC K. Jardine

Une visite interactive

Une affiche haute résolution peut-être téléchargée ici

Un échantillon complet et homogène tel que le catalogue Gaia des étoiles proches est également important pour étudier la cinématique des étoiles. Pour 74 281 étoiles, le catalogue contient aussi la vitesse sur la ligne de visée (vitesse radiale), indiquant si l’étoile se rapproche ou s’éloigne de nous. La mesure de la vitesse radiale et du mouvement sur la voûte céleste permet de mesurer leur déplacement dans les 3 directions de l’espace et nous pouvons suivre leur mouvement dans la Voie Lactée. Pour celles-ci, nous avons donc pu calculer leurs orbites dans la Galaxie.

Nous voyons à nouveau le voisinage solaire comme un point plan, avec la Voie Lactée représentée selon 3 points de vue : de face, en perspective et de côté. La vidéo montre comment vont se déplacer les étoiles du voisinage solaire dans les 500 prochains millions d’années, à raison de 6 Myr par seconde.
Les détails que l’on peut voir sur cette vidéo sont visibles uniquement grâce à la précision des mesures des positions et vitesses de cette nouvelle publication de Gaia. - Crédit : Gaia/ESA/DPAC, S. Payne-Wardernaar, C. Reylé, S. Jordan

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Contact  : Céline Reylé - celine.reyle chez obs-besancon.fr