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Des astronomes belges participent à la création du plus grand catalogue de notre galaxie

13 juin 22

Des astronomes belges participent à la création du plus grand catalogue de notre galaxie


13 juin 2022 — Aujourd’hui, l’Agence spatiale européenne (ESA) annonce la publication de ce qui est, à ce jour, le catalogue le plus grand, le plus détaillé et le plus précis de la Voie lactée. Cette troisième diffusion des données du satellite Gaia contient une quantité énorme d’informations au sujet des étoiles et des corps célestes qui forment notre galaxie. Au sein d’un consortium européen, des astronomes belges, dont des scientifiques de l’Observatoire royal de Belgique, participent à la construction et à la publication de ce catalogue qui permettra de découvrir de nouveaux astéroïdes, d’identifier de nouvelles étoiles doubles et d’observer de nouveaux « tremblements d’étoile ». Cette nouvelle version du catalogue Gaia jette ainsi un regard nouveau, plus détaillé, sur notre Voie lactée.

Le satellite Gaia cartographie le ciel depuis 2014. Sa carte du ciel inclut des étoiles un million de fois moins lumineuses que celles que nous percevons à l’œil nu. Gaia mesure non seulement la distance qui nous sépare de plus de 2 milliards d’étoiles avec une précision inédite, mais détermine également leur vitesse d’éloignement et leur direction alors qu’elles gravitent autour du centre de notre galaxie.

La publication du troisième catalogue Gaia ajoute une dimension totalement nouvelle par rapport aux précédentes. En utilisant l’information que contiennent les données spectroscopiques collectées par le satellite, les astronomes ont déterminé la température, la composition chimique, la masse et l’âge des étoiles. Ils ont également mesuré la vitesse à laquelle ces étoiles s’éloignent ou s’approchent de nous. La variation temporelle de certains détails des spectres stellaires, produite par des « tremblements d’étoile » ou par le mouvement des étoiles au sein d’un système binaire, est une nouveauté importante de cette nouvelle version du catalogue Gaia. Mais Gaia ne se contente pas d’étudier les étoiles. En effet, il observe également des corps célestes plus lointains hors de la Voie lactée tels que d’autres galaxies et des quasars (dont plusieurs millions ont été observés), ou beaucoup plus proches de nous tels que les astéroïdes du système solaire.

Vue d’artiste du satellite Gaia avec en arrière-plan la Voie Lactée.

Vue d’artiste du satellite Gaia avec en arrière-plan la Voie Lactée. Crédits: ESA/ATG medialab – ESO/S. Brunjev

Spécialisés dans le domaine de la spectroscopie astronomique, les membres de l’Observatoire royal de Belgique (ORB) ont analysé et étudié à des fins de classification les spectres obtenus par le satellite Gaia. « En termes du nombre d’objets concernés et de la qualité des mesures, cette troisième publication des données de Gaia représente une étape cruciale dans le domaine de l’étude des étoiles de notre galaxie, en particulier de ses étoiles les plus jeunes, les plus chaudes et les plus éloignées », affirme le Dr Yves Frémat. Les astronomes de l’ORB ont ainsi également contribué à la mesure de la vitesse d’éloignement de plus de 33 millions d’étoiles, un nombre sans précédent. Le Dr Alex Lobel conclut « ces données fondamentales tant attendues promettent encore de nombreuses et importantes découvertes dans les prochaines années et une avancée significative dans notre connaissance de la structure et de l’évolution de la Galaxie ».

En plus d’étudier les étoiles, l’ORB participe au traitement des observations des astéroïdes. Ainsi, le catalogue contient plus de 20 millions de mesures très précises de la position d’au moins 150 000 astéroïdes. Selon le Dr Thierry Pauwels, qui contribue au développement du logiciel qui réalise ces mesures, « jamais auparavant nous n’avions atteint une connaissance aussi précise d’un aussi grand nombre d’orbites d’astéroïdes».

Au sein du consortium européen chargé du traitement et de l’analyse de la quantité énorme de données collectées par le satellite Gaia, l’expertise des chercheurs belges joue un rôle important et leur apport est significatif. Parmi eux, figurent des astronomes de l’université d’Anvers (UAntwerpen), de l’Université libre de Bruxelles (ULB), de l’Université de Leuven (KU Leuven), de l’Université de Liège (ULiège) et de l’Observatoire royal de Belgique (ORB) aidés en ceci par l’aide et le financement apportés par la Politique scientifique fédérale de Belgique (BELSPO) via le programme PRODEX de l’ESA.

La Voie lactée en mouvement vue par Gaia (3D)

La troisième version des données Gaia nous montre la vitesse à laquelle plus de 30 millions d’étoiles de la Voie lactée se rapprochent ou s’éloignent de nous. C’est ce que l’on appelle la « vitesse radiale » d’une étoile, et qui constitue la troisième dimension de la vitesse dans la carte Gaia de notre galaxie. En y ajoutant les mouvements propres (mouvement sur le ciel) de chaque étoile, nous pouvons désormais voir comment les étoiles se déplacent dans une grande partie de la Voie lactée.

Cette carte du ciel montre les champs de vitesse de la Voie lactée et reprend les observations réalisées pour ~26 millions d’étoiles. Les couleurs montrent les vitesses radiales des étoiles le long de la ligne de visée. Le bleu représente les parties du ciel où le mouvement moyen des étoiles se rapproche de nous et le rouge celles dont le mouvement moyen s’éloigne de nous. Les lignes visibles sur la figure tracent le mouvement des étoiles projetées sur le ciel (mouvement propre). Ces lignes montrent comment la direction de la vitesse des étoiles varie avec la latitude et la longitude galactiques. Les Grands et Petits Nuages de Magellan (LMC et SMC) ne sont pas visibles, car seules les étoiles ayant des distances bien définies ont été sélectionnées pour réaliser cette image.

Plus de détails sont disponibles sur https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr3-do-they-approach-us-or-move-away.

L’Observatoire royal de Belgique, l’ULiège et l’UAntwerpen ont contribué au calcul de la vitesse radiale des étoiles à partir des données Gaia.

Credit: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO.

La Voie lactée asymétrique en mouvement

videoLobel

Lien vers la vidéo : https://aa.oma.be/gaia

La troisième version du catalogue Gaia nous montre la vitesse à laquelle plus de 30 millions d’étoiles de la Voie lactée se rapprochent ou s’éloignent de nous. C’est ce qu’on appelle la « vitesse radiale », qui forme la troisième dimension de la vitesse dans la carte Gaia de notre galaxie. Nous pouvons maintenant apercevoir comment les étoiles se déplacent sur une grande partie du disque de la Voie lactée.

Grâce à Gaia, nous pouvons clairement voir qu’en moyenne, les étoiles ne tournent pas de façon circulaire autour du centre de la Galaxie. Notre Voie lactée n’est en effet pas symétrique autour de son axe. C’est une galaxie spirale « barrée », dont les mouvements révèlent l’orientation de la barre centrale.

Plus de détails sont disponibles sur https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr3-do-they-approach-us-or-move-away.

L’Observatoire royal de Belgique, l’ULiège et l’UAntwerpen ont contribué au calcul de la vitesse radiale des étoiles à partir des données Gaia.

Credit: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO.

Les populations d’astéroïdes dans le troisième catalogue Gaia

videoAsteroids

Lien vers la vidéo : https://aa.oma.be/gaia

Le groupe d’objets du système solaire le plus important, et non des moindres, dans la version 3 des données de Gaia, est constitué de 154 741 astéroïdes dont Gaia a déterminé les orbites. En fonction de celles-ci, on peut distinguer différents groupes d’astéroïdes (c.-à-d. différentes populations d’astéroïdes).

L’Observatoire royal de Belgique a contribué au traitement des données Gaia sur les astéroïdes et les objets du système solaire.

Plus de détails sont disponibles sur https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr3-solar-system-objects.

L’Observatoire royal de Belgique a contribué au traitement des données Gaia sur les astéroïdes et les objets du système solaire.

Crédit : ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO.

Les orbites précises des astéroïdes dans la troisième version du catalogue de Gaia

videoPauwels

Lien vers la vidéo : https://aa.oma.be/gaia

Il arrive qu’un astéroïde occulte une étoile. Seul un observateur qui se trouve dans l’ombre de l’astéroïde peut voir l’occultation. La zone d’occultation est aussi large que l’astéroïde lui-même, faisant généralement quelques dizaines de kilomètres.

Or, jusqu’à présent, les incertitudes sur la position des astéroïdes, et donc sur la trajectoire d’occultation s’élèvent facilement à quelques centaines de kilomètres. Une occultation prévue pour être visible en Belgique pouvait s’avérer être visible à Rome. De nombreux observateurs qui ont installé leurs télescopes n’avaient alors pas vu l’occultation.

Grâce aux observations de Gaia, nous disposons désormais des orbites précises de 150 000 astéroïdes, et leurs positions peuvent être déterminées à quelques kilomètres près. Nous pouvons donc déterminer avec une très grande certitude où une occultation pourra être aperçue. Les observateurs d’occultations peuvent donc planifier leurs observations de manière beaucoup plus efficace.

Si un nombre suffisant d’observateurs notent le moment de la disparition et de la réapparition de l’étoile, la silhouette de l’astéroïde peut être reconstituée. Nous pourrons ainsi mieux connaître les propriétés physiques des astéroïdes.

Il faut connaître son ennemi. Si jamais on trouve un astéroïde sur une trajectoire de collision avec la Terre, nous serons mieux à même de déterminer une stratégie pour éviter le danger.

L’Observatoire royal de Belgique a contribué au traitement des données Gaia sur les astéroïdes et les objets du système solaire.

Crédit : ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO.

Complément d’information

Cette nouvelle est basée sur un communiqué de presse conjoint de l’Observatoire royal de Belgique, de la KU Leuven, de l’ULB, de l’ULiège et de l’UAntwerpen.