Explorer l'histoire de notre galaxie
Quelle est la forme de notre Galaxie ? Sa taille ? Quand se sont formées les étoiles qu’elle abrite ? Le satellite européen Gaia, qui doit être lancé fin 2013 depuis Kourou par une fusée Soyouz, doit lever le voile sur de nombreuses inconnues de notre Galaxie.
Une nouvelle carte du ciel
La Voie Lactée, on connaît ! C’est cette bande de lumière blanchâtre qui traverse notre ciel la nuit.
Elle est observée depuis l’Antiquité. Ainsi en Grèce, au IIe siècle avant notre ère, l’astronome Hipparque mesura précisément la position d’un millier d’étoiles.
Mais ce n’est qu’au 20e siècle, avec les télescopes spatiaux, que l’on a précisément déterminé que notre Galaxie est composée d’étoiles, de gaz, de planètes et de poussières.
Entre 1989 et 1993, le satellite européen baptisé Hipparcos, en hommage à l’astronome grec, a mesuré la position de 120 000 étoiles et, surtout, leur distance par rapport au Soleil.
Aujourd’hui, ce sont un milliard d’étoiles et plusieurs millions d’autres astres qui vont être localisés et analysés par le satellite européen Gaia. Et cela avec une précision inégalée : celle d’un cheveu vu à 1000 km de distance.
La voie lactée en 3D
À première vue, difficile de savoir si une étoile est particulièrement brillante parce qu’elle est plus proche de nous, plus grosse ou plus chaude — et donc plus lumineuse — que ses voisines.
Notre vision du ciel manque de relief ! Le satellite Gaia va y remédier.
Pendant 5 ans, il mesurera 70 fois chaque objet céleste passant dans son champ de vision.
Il va ainsi cumuler des observations répétées qui nous donneront la position, la vitesse et la distance des astres par rapport à la Terre. Ces données relevées sous différents angles vont permettre d’établir une carte tridimensionnelle et dynamique de notre Galaxie, c’est-à-dire en relief et en mouvement.
Archéologue des étoiles
D’où viennent les étoiles ? Où vont elles ? Nous allons connaître précisément la position d’un milliard d’étoiles.
Mais en plus, nous saurons si elles se rapprochent ou s’éloignent de la Terre et des autres astres de la Galaxie, et à quelle vitesse.
Gaia analysera aussi leur composition et repèrera ainsi quels éléments chimiques elles ont pu intégrer, fabriquer, puis rejeter au cours de leur vie.
Connaître les trajectoires passées des étoiles, leur destination et leur composition, c’est comme lire le sillage d’eau boueuse laissé par un fleuve qui se jette dans la mer : il nous indique de quoi il est fait et quelle est sa trajectoire.
Comme le font les archéologues sur Terre, les astronomes lisent ainsi dans le ciel les traces du passé pour comprendre comment s’est formée et a évolué la Voie Lactée.
En savoir plus :
- Des « petits livres » thématiques à télécharger pour tout savoir sur la Galaxie et la mission Gaia
- Vidéos et Posters sur le site de l’Observatoire de Paris
- "Ultime répétition pour les équipes de Gaia", sur le site du CNES
De nouveaux objets célestes par milliers
Gaia va mesurer la position de tous les objets qui passeront dans son champ de vision : des milliards d’étoiles de notre Galaxie, mais aussi des milliers d’autres objets… plus ou moins étranges.
Découvrir des exoplanètes
Certaines étoiles ont une trajectoire bizarre. Elles se désaxent régulièrement, comme dans un hoquet régulier.
Ce mouvement récurrent est très discret, mais il révèle peut-être la rotation, autour de l’étoile, d’une planète que l’on ne voit pas : une exoplanète.
Grâce à la détection de ces mouvements, on estime que Gaia va pouvoir repérer entre 1000 et 5000 systèmes planétaires possibles en dehors de notre système solaire, c’est-dire-des étoiles entourées d’une ou plusieurs planètes.
Des recherches plus fines pourront ensuite être menées sur ces indications pour confirmer ou non la présence de planètes autour de ces étoiles.
Fixer les bornes
La Galaxie et les étoiles sont en mouvement. Comment alors définir des repères pour dessiner une carte fiable ?
En allant au-delà de la Galaxie ! C’est ce que va faire Gaia. Grâce encore à la précision de ses instruments, le satellite va repérer quelques 500 000 quasars.
Ces galaxies, très compactes et très lumineuses sont très lointaines : à des milliards d’années lumière.
De notre point de vue, elles ressemblent à des étoiles immobiles. C’est pourquoi les astronomes les utilisent comme repères. Aujourd’hui, 300 quasars soigneusement sélectionnés par les astronomes sont utilisés comme des sortes de bornes de l’univers.
On estime que 50 000 quasars parmi tous ceux observés par Gaia seront caractérisés avec suffisamment de précision pour tenir ce rôle.
Un catalogue astral
Depuis 40 ans, les astronomes ont réalisé autant de progrès dans leurs connaissances que durant les 2 000 ans qui ont précédés. Imaginez la somme de découvertes réalisées et… celles qui restent à faire.
Phénomènes astronomiques inattendus, petites planètes en mouvement rapide… dès que Gaia repèrera ces objets inhabituels, leur position sera transmises au sol pour qu’ils soient rapidement observés de façon plus approfondie.
Gaia permettra ainsi un travail important de classification. Le satellite détectera par exemple quelques 350 000 astéroïdes dont de nombreux geocroiseurs.
Après analyse de leur surface, ils pourront être regroupés par familles partageant les mêmes caractéristiques.
Gaia, notre galaxie révélée par CNES
En savoir plus :
- Des « petits livres » thématiques à télécharger pour tout savoir sur la Galaxie et la mission Gaia
- Vidéos et Posters sur le site de l’Observatoire de Paris
- "Ultime répétition pour les équipes de Gaia", sur le site du CNES
Un défi technologique
Le satellite Gaia atteint une précision d’observation inégalée. Il est le fruit d’une technologie très fine et très complexe. Ses relevés seront exploités par les astronomes pendant des dizaines d’années.
L'espion parfait
Les yeux de Gaia, qui lui assurent sa vision exceptionnelle, ce sont ses deux télescopes. Ils sont fabriqués en carbure de silicium, un matériau extrêmement stable. Chacun est composé de trois miroirs rectangulaires dont le plus grand mesure 1,45 m sur 0,5 m.
Surtout, leur surface est parfaitement lisse : pas un atome ne dépasse !
Ces télescopes renvoient la lumière des étoiles vers trois instruments : un astromètre, qui calcule la position de l’astre, un photomètre qui mesure la luminosité et un spectromètre, qui analyse la vitesse et la composition gazeuse.
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Avant d’entamer sa ronde, Gaia va déployer sa robe de bal : une collerette dorée de 10 m de diamètre. Son rôle : alimenter les télescopes en énergie, tout en les protégeant des radiations solaires pour les maintenir à une température de - 100 °C. C’est la condition pour que les matériaux qui les composent ne subissent aucune variation, et la garantie de la précision des mesures.
Big data
A la fin de sa mission, Gaia donnera le jour à un catalogue équivalent à 250 000 DVD. D’ici-là, il aura fallu effectuer l’équivalent de 6000 milliards d’opérations chaque seconde !
Le recueil et le traitement de ces données se répartit entre six centres de traitement à travers l’Europe. Le CNES en assure une part importante : il prend en charge la classification, les calculs spectroscopique et astrophysique.
Comment trier et traiter autant d’informations ? Les ingénieurs du CNES se sont inspirés de la technique Hadoop, la même que celle choisie par les concepteurs de… Facebook.
Ce logiciel est conçu pour traiter du « big data », c’est-à-dire stocker, trier et analyser de façon très élaborée un grand nombre d’informations portant sur beaucoup d’individus.
Ici les individus sont les étoiles. Là ou Facebook gère les informations des profils d’utilisateurs, Gaia traite de celles relatives au profil des étoiles.
Télécharger l'infographie Gaia (pdf - 4.23 Mo)
Programme au long cours
Depuis 40 ans, les astronomes ont réalisé autant de progrès dans leurs connaissances que durant les 2 000 ans qui ont précédés. Imaginez la somme de découvertes réalisées et… celles qui restent à faire.
Phénomènes astronomiques inattendus, petites planètes en mouvement rapide… dès que Gaia repèrera ces objets inhabituels, leur position sera transmises au sol pour qu’ils soient rapidement observés de façon plus approfondie.
Gaia permettra ainsi un travail important de classification. Le satellite détectera par exemple quelques 350 000 astéroïdes dont de nombreux geocroiseurs.
Après analyse de leur surface, ils pourront être regroupés par familles partageant les mêmes caractéristiques.
En savoir plus :
- Des « petits livres » thématiques à télécharger pour tout savoir sur la Galaxie et la mission Gaia
- Vidéos et Posters sur le site de l’Observatoire de Paris
- "Ultime répétition pour les équipes de Gaia", sur le site du CNES
