Plus de 1,7 milliard d'étoiles ont été cartographiées en 3D, une première

Gaia, le satellite de l'Agence spatiale européenne, a cartographié en 3D plus d'un milliard d'étoiles scintillant avec indolence tandis que la Terre et notre galaxie orbitent. Des scientifiques ont rendu publique une quantité massive de données collectées dans le cadre de ce projet ambitieux. C'est la deuxième fois qu'autant de données sont publiées. Celles-ci révèlent les mouvements d'environ 1,7 milliard d'étoiles. Pour 7 millions d'entre elles, ils ont même été déterminés avec une précision incroyable.

« Cela fait 20 ans que nous attendons cette publication », explique Amina Helmi du Kapteyn Astronomical Institute de l'Université de Groningue.

Nous avons déjà dessiné les cieux, avant même que l'écriture ne soit inventée, donc localiser les étoiles dans le ciel ne semble pas être la tâche la plus difficile à réaliser. Mais la mission de Gaia ne se limite pas uniquement à cela. Le satellite mesure également avec une extrême précision la distance entre les étoiles, des informations que les astronomes vont pouvoir utiliser par la suite. La revue Astronomy & Astrophysics devrait publier plus d'une dizaine d'études sur le sujet, des astronomes se réunissent déjà au FlatIron Institute à New York pour passer au peigne fin les données, tandis que des équipes de scientifiques se hâtent à tirer des informations de ces données qui pourraient permettre de répondre aux questions cruciales que nous nous posons sur l'univers.

Les données collectées par Gaia pourraient notamment permettre de savoir comment la galaxie de la Voie lactée a évolué pour être ce qu'elle est aujourd'hui, à quelle vitesse l'univers local s'agrandit, si les grosses planètes sont courantes, si des technologies extra-terrestres avancées existent et ce qui se passe avec les 14 000 astéroïdes présentes dans notre système solaire.

LE CIEL EST PEUPLÉ D'ÉTOILES, COMMENT PEUT-ON DÉTERMINER LEUR DISTANCE ?

Lancé en 2013, le satellite Gaia a diverses missions et scrute le ciel comme aucun télescope ne l'a fait auparavant. Il mesure notamment les mouvements des étoiles, que les astronomes utilisent ensuite pour déterminer de façon géométrique la distance qui les séparent de la Terre. Les mouvements doivent donc être cartographiés avec une précision suffisante pour que les calculs mathématiques puissent être effectués. Grâce aux yeux de lynx de Gaia, cela n'est pas un problème. Les mouvements précis en 3D de 7 millions d'étoiles et en 2D pour 1,4 milliard d'autres ont donc été publiés. L'équipe prévoit de publier la dernière série de données en 2020. Des informations sur la signature chimique des étoiles figureront alors dans ces données.

POURQUOI ÉTUDIER LE PASSÉ DE LA VOIE LACTÉE ?

Les données obtenues par Gaia vont donc nous permettre d'en savoir plus sur les étoiles, les planètes et notre galaxie. Les données serviront aussi au domaine de l'archéologie galactique et les mouvements et propriétés des étoiles seront utilisés pour reconstituer l'histoire de l'évolution de notre galaxie.

« Le mouvement des étoiles révèle leur origine », a expliqué Amina Helmi. La scientifique précise que les étoiles qui se déplacent en groupe à travers l'espace ont le même passé. En suivant la trajectoire de ces groupes stellaires, les scientifiques peuvent remonter le temps et découvrir quand et combien de collisions se sont produites et ont mené à la formation de la galaxie.

Amina Helmi et ses collègues s'intéressent surtout aux étoiles situées dans le halo galactique, là où se trouvent des galaxies naines en orbite, des courants stellaires ainsi que d'autres débris provenant de collisions cosmiques. De plus, le mouvement de ces étoiles indique la présence et la densité de matière noire, cette substance invisible impossible à détecter directement, dans laquelle se trouve notre galaxie.

« Les étoiles, ainsi que les amas globuleux, les galaxies naines et les courants, peuvent nous permettre de déterminer comment la matière noire est répartie dans l'espace », a indiqué Amina Helmi.

QUE SIGNIFIE « UNIVERS EN EXPANSION » ?

Les données collectées par Gaia vont donc permettre de comprendre un peu plus la galaxie dans laquelle nous vivons. Mais elles vont aussi aider les scientifiques à savoir à quelle vitesse l'univers local se désintègre. Depuis les années 1990, nous savons que le taux d'expansion augmente, mais nous ignorons le taux exact. Grâce à Gaia et les nombreuses « bornes kilométriques » cosmiques, les scientifiques vont pouvoir déterminer la constante de Hubble, une mesure de l'expansion. Pour l'univers local, ce sont des étoiles céphéides qui servent de « bornes kilométriques ». Ces étoiles se contractent et se dilatent régulièrement et partagent la même lumière intrasèque. En comparant la lumière émise par des céphéides lointaines par rapport à la lumière qu'elles devraient normalement émettre, les astronomes peuvent déterminer à quelle distance se trouvent les étoiles.

Jusqu'à présent, les astronomes estimaient ces distances en utilisant les données de 10 étoiles variables longue période bien connues situées dans la Voie lactée. Avec Gaia, le nombre d'étoiles est passée à 50, permettant aux équipes d'améliorer considérablement les mesures d'éloignement par rapport aux galaxies locales. De là, les scientifiques peuvent utiliser les céphéides pour mesurer les distances un niveau plus loin, en se basant sur une implosion stellaire spécifique, celles de supernovas de type Ia, visible à des milliards d'années lumière. 

« Ce que nous souhaitons découvrir par-dessus tout grâce à Gaia, c'est la quantité de lumière que les céphéides émettent », a souligné David Jones de l'Université de Californie à Santa Cruz. « Une fois que cela est fait, nous pourrons calibrer les céphéides et les supernovas de type, nous connaîtrons les distances précises de la plupart des objets célestes observables dans l'univers ».