Gaia est la mission qui vise à créer la carte multidimensionnelle la plus précise et la plus complète de la Voie lactée. Grâce à cette mission, les astronomes auront la possibilité de reconstruire la structure de notre galaxie et son évolution passée pendant des milliards d’années, et de mieux comprendre le cycle de vie des étoiles ainsi que notre place dans l’Univers. 

Quoi de neuf dans le 3e catalogue de données ?

Le 3e catalogue de données Gaia contient des détails nouveaux et améliorés pour près de deux milliards d’étoiles de notre galaxie. Le catalogue comprend de nouvelles informations, notamment des compositions chimiques, des températures stellaires, des couleurs, des masses, des âges et la vitesse à laquelle les étoiles se rapprochent ou s’éloignent de nous (vitesse radiale). Une grande partie de ces informations a été révélée par la spectroscopie récemment publiée, une technique dans laquelle la lumière stellaire est décomposée dans ses couleurs constitutives (comme un arc-en-ciel). Les données incluent également des sous-ensembles d’étoiles spéciales, comme celles qui changent de luminosité au fil du temps.

Parmi les nouveautés de cet ensemble de données, on retrouve le plus grand catalogue à ce jour d’étoiles binaires, des milliers d’objets du système solaire tels que des astéroïdes et des satellites de planètes, ainsi que, au-delà de la Voie lactée, des millions de galaxies et de quasars. 
 

Tremblements stellaires

L’une des découvertes les plus surprenantes issues des nouvelles données est que Gaia est capable de détecter des tremblements stellaires – de minuscules mouvements à la surface d’une étoile – qui modifient la forme des étoiles, ce pour quoi l’observatoire Gaia n’a pas été conçu à l’origine.

Auparavant, Gaia avait déjà détecté des oscillations radiales qui faisaient gonfler et rétrécir les étoiles périodiquement, tout en gardant leur forme sphérique. Mais Gaia a également repéré d’autres vibrations qui ressemblent davantage à des tsunamis à grande échelle. Ces oscillations non radiales modifient la forme globale d’une étoile et sont donc plus difficiles à détecter.

Gaia a trouvé de puissants tremblements stellaires non radiaux dans des milliers d’étoiles. Gaia a également révélé des vibrations qui avaient rarement été observées auparavant sur certaines étoiles. Ces étoiles ne devraient pas subir de tremblements selon la théorie actuelle, alors que Gaia en a détectés à leur surface.

« Les tremblements stellaires nous apprennent beaucoup sur les étoiles, notamment leur fonctionnement interne. Gaia ouvre une mine d’or pour ‘l’astérosismologie’ des étoiles massives », déclare Conny Aerts de la KU Leuven en Belgique, membre de la collaboration Gaia.

L’ADN des étoiles

La composition des étoiles peut nous renseigner sur leur lieu de naissance et leur voyage par la suite, donc sur l’histoire de la Voie lactée. Avec le catalogue de données publié aujourd’hui, Gaia révèle la plus grande carte chimique de la Galaxie, couplée à des mouvements 3D, depuis notre voisinage solaire jusqu’aux galaxies plus petites entourant la nôtre.

Certaines étoiles contiennent plus d’éléments « lourds » que d’autres. Lors du Big Bang, seuls des éléments légers se sont formés (hydrogène et hélium). Tous les autres éléments plus lourds – appelés métaux par les astronomes – sont construits à l’intérieur des étoiles. Lorsque les étoiles meurent, elles libèrent ces métaux dans le gaz et la poussière entre les étoiles, appelés le milieu interstellaire, à partir duquel de nouvelles étoiles se forment. La formation et la mort d’étoiles actives conduiront à un environnement plus riche en métaux. Par conséquent, la composition chimique d’une étoile est un peu comme son ADN, nous donnant des informations cruciales sur son origine. 

Avec Gaia, nous voyons que certaines étoiles de notre galaxie sont constituées de matière primordiale, tandis que d’autres comme notre Soleil sont constituées de matière enrichie par des générations précédentes d’étoiles. Les étoiles les plus proches du centre et du plan de notre galaxie sont plus riches en métaux que les étoiles situées à de plus grandes distances. Gaia a également identifié des étoiles provenant à l’origine de galaxies différentes de la nôtre, en fonction de leur composition chimique. 

« Notre galaxie est un magnifique creuset d’étoiles », déclare Alejandra Recio-Blanco de l’Observatoire de la Côte d’Azur en France, membre de la collaboration Gaia. 

« Cette diversité est extrêmement importante, car elle nous raconte l’histoire de la formation de notre galaxie. Elle révèle les processus de migration au sein de notre galaxie et d’accrétion depuis les galaxies externes. Elle montre aussi clairement que notre Soleil, et nous, appartenons tous à un système en constante évolution, formé grâce à l’assemblage d’étoiles et de gaz d’origines différentes. »
 

Étoiles binaires, astéroïdes, quasars, etc.

D’autres documents qui sont publiés aujourd’hui reflètent l’étendue et la profondeur du potentiel de découverte de Gaia. Un nouveau catalogue d’étoiles binaires présente les caractéristiques orbitales de plus de 800 000 systèmes binaires, tandis qu’une nouvelle étude d’astéroïdes comprenant 156 000 corps rocheux fouille plus profondément dans l’origine de notre système solaire. Gaia révèle également des informations sur 10 millions d’étoiles variables, de mystérieuses macromolécules entre les étoiles, ainsi que des quasars et des galaxies au-delà de notre propre voisinage cosmique.

« Contrairement à d’autres missions, qui ciblent des objets spécifiques, Gaia est une mission de relevé. Cela signifie qu’en surveillant de nombreuses fois le ciel entier avec des milliards d’étoiles, Gaia est tenue de faire des découvertes que d’autres missions plus dédiées manqueraient. C’est l’une de ses forces, et nous avons hâte que la communauté astronomique plonge dans nos nouvelles données pour en savoir encore plus sur notre galaxie et ses environs que nous n’aurions pu l’imaginer », déclare Timo Prusti, scientifique du projet pour Gaia à l’ESA. 

Source : ESA