À 6 h 00 HE le 13 juin, des astronomes du monde entier sont montés à bord des archives Gaia : la page Web d’atterrissage pour chaque dernier bit de données de la mission européenne Milky Way – cartographiant l’interféromètre astrométrique mondial pour l’astrophysique (Gaia). Agence spatiale (ESA ). . Après des années d’étalonnage et de validation des mesures du vaisseau spatial sur le mouvement, la vitesse, la luminosité, la composition et d’autres propriétés de centaines de millions d’étoiles, les responsables de la mission ont finalement annoncé la sortie de données 3 (DR3) au public. Entre la lecture des communiqués de presse et publier des photos de gâteaux sur le thème du télescope sur TwitterLes scientifiques ont commencé à rechercher DR3 pour les prochaines grandes découvertes dans les trous noirs, les astéroïdes, l’archéologie galactique, les exoplanètes et plus encore.
Quelques minutes après leur publication, l’ESA a dévoilé des cartes tridimensionnelles mises à jour de la Voie lactée, libérant un torrent de nouvelles informations sur les milliards d’étoiles qui nous entourent – de quoi elles sont faites, leur chemin et à quelle vitesse et à quel âge elles servent toutes les principes fondamentaux de Gaia. but du d’arpenter le ciel pour mieux comprendre notre galaxie.
« Je ne m’attendais pas à ce que nous ayons une si bonne couverture. Toutes ces cartes – ma mâchoire est tombée », déclare Ronald Drimmel, astronome à l’Observatoire d’Astrophysique de Turin à l’Institut National d’Astrophysique d’Italie et membre du Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC), qui travaille sur Gaia depuis le fin des années 1990.
Drimmel a passé quelques mois avant la sortie à revoir certaines des observations de Gaia – juste assez longtemps pour rédiger un article, l’un des nombreux articles que l’équipe DPAC a écrit démontrant ce qui est possible avec DR3. Avec de nouvelles mesures des trajectoires 3D de plus de 33 millions d’étoiles – y compris leur mouvement vers et loin de nous, pas seulement à travers le ciel – Drimmel et ses collègues ont cartographié les mouvements stellaires de différentes parties de notre galaxie, en particulier ceux pour le deux bras en spirale traînants de la Voie lactée et le centre aplati en forme de barre entre eux. Savoir comment les étoiles dans ces différentes régions se déplacent aujourd’hui peut aider les chercheurs à inverser la formation de la forme spirale caractéristique de notre galaxie et à comprendre comment de telles structures peuvent se former dans d’autres galaxies.
« Au moins pour la Voie lactée, nous sommes maintenant dans une ère où nous pouvons voir toutes ces choses très dynamiques », explique Adrian Price-Whelan, astronome au Center for Computational Astrophysics (CCA) du Flatiron Institute à New York. City, qui est co-auteur d’un nouvel article qui a été publié sur le serveur de préimpression arXiv.org juste un jour après la sortie de DR3. Ils ont utilisé les mouvements stellaires mis à jour dans DR3 pour trouver des signes de perturbations dans la structure de la Voie lactée causées par des événements tels que des quasi-accidents entre nous et la galaxie naine du Sagittaire – un petit vestige d’une galaxie prise dans une spirale de mort autour de la nôtre. L’étude de ces galaxies «satellites» et d’autres aide les chercheurs à capturer les événements clés de l’histoire chaotique de la Voie lactée et à découvrir les collisions intergalactiques épiques et les appels à proximité qui, pendant des milliards d’années, ont conduit à notre spirale stellaire bien connue. « L’histoire de notre galaxie est ce qui est tombé et a été absorbé par la Voie lactée au fil du temps – cela est à la fois lié à la composition de notre galaxie mais a également des conséquences sur les structures que nous voyons dans la galaxie », explique Price-Whelan.
Les mouvements précis mesurés par Gaia sont également essentiels pour identifier les systèmes plus petits au sein de la galaxie, y compris les binaires, ainsi que les étoiles en orbite autour d’objets astrophysiques plus exotiques tels que les étoiles à neutrons et les trous noirs. Ces « restes stellaires » denses sont essentiellement des vestiges de la mort de grandes étoiles. Lorsque ces grandes étoiles se trouvent dans des systèmes binaires, les théories des astronomes prédisent que les restes continueront à orbiter autour de leurs étoiles compagnes pas encore mortes. Les chercheurs s’attendent donc à trouver à tout moment un trou noir dans un système stellaire binaire à partir des données de Gaia.
« Nous sommes tous enthousiasmés par les trous noirs ; Tout le monde meurt d’envie de trouver le trou noir », explique Katie Breivik, astronome au CCA. Cependant, alors que nous parcourions le nouveau catalogue massif de fichiers binaires de DR3 dans les jours qui ont suivi sa sortie, « nous avons dit : ‘Vraiment ? Il n’y a rien? Il n’y a pas un seul trou noir géant qui nous crie dessus ? Mais ça va. Nos espoirs ne sont pas encore détruits.
Breivik a encore beaucoup à faire. « En ce qui concerne la véritable science » centrale « que je pense que les données de Gaia apporteront, il est facile de pouvoir observer des binaires – des binaires de toutes masses, types et stades d’évolution différents », dit-elle. Depuis la publication des données, Breivik a affiné les versions synthétiques des données Gaia pour les systèmes binaires. Pour ce faire, elle utilise des modèles mathématiques pour générer des populations stellaires artificielles pour une éventuelle comparaison avec les résultats réels de Gaia afin de découvrir où se trouvent les trous dans nos théories actuelles.
Le plaisir avec les stars ne s’arrête pas aux binaires. « Une des choses avec lesquelles je travaille [DR3] travaillant immédiatement sur une sélection très proche d’étoiles », explique Jacqueline Faherty, astrophysicienne au Musée américain d’histoire naturelle de New York. Elle espère découvrir d’où viennent les stars et où elles vont dans le futur. Le travail de Faherty est soutenu par un ajout très attendu à DR3 : les spectres stellaires, qui décrivent comment la luminosité d’une étoile change en fonction de la longueur d’onde ou de la couleur de sa lumière émise. Les spectres fournissent des informations sur la température et la composition chimique des étoiles. Les empreintes digitales des différents éléments identifiés dans les spectres permettent de localiser des étoiles qui peuvent être nées dans les mêmes régions. Cela aide les astronomes à « remonter le temps » pour découvrir comment différentes populations stellaires se sont formées et ont évolué au fil du temps, tout en fournissant des indices sur ce qui est à venir et en permettant à la recherche de prédire quand, où et comment les futures générations d’étoiles pourraient se former.
Mais les astronomes ne sont pas les seuls à être passionnés par les spectres. DR3 contient également des spectres d’environ 60 000 astéroïdes. Des chercheurs comme Federica Spoto du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics peuvent utiliser ces spectres pour savoir de quoi sont faits les astéroïdes distants et trouver des « familles » basées sur la composition qui aident à relier les roches spatiales dispersées aux objets d’origine à partir desquels elles sont ébréchées. En utilisant les mesures détaillées de DR3 des mouvements des astéroïdes et de leurs spectres, Spoto espère tracer les trajectoires des astéroïdes pour déterminer les événements d’impact clés qui les ont formés et quand ces événements se sont produits. « Si vous suivez l’ensemble de la Main [asteroid] Les ceintures, toutes les collisions, vous pouvez créer une chronologie des premières étapes de la formation du système solaire », dit-elle.
Faherty, Drimmel, Spoto, Price-Whelan et Breivik s’accordent tous à dire qu’il y a suffisamment de données scientifiques sur lesquelles DR3 peut travailler pour des générations d’astronomes, mais les données ne concernent que les 3 premiers mois d’observations de Gaia. Il y a encore des années d’observations parfaites à attendre au fur et à mesure que la mission progresse, et les astronomes le savent. »Il n’y a pas de silence », déclare Drimmel, dont les collègues de l’équipe DPAC travaillent sur la prochaine publication de données depuis fin 2021.
D’après le Data Release 4 (DR4), qui doit sortir dans les prochaines années, nous pouvons nous attendre à doubler le nombre d’astéroïdes catalogués, déclare Paolo Tanga, membre de la DPAC et astronome de l’Observatoire de la Côte d’Azur en France. Il y aura plus d’étoiles massives pour découvrir, espérons-le, des trous noirs près de Breivik, et des positions et des trajectoires d’étoiles encore plus précises avec lesquelles jouer, ce qui enthousiasme les chercheurs sur les exoplanètes.
« Nous recherchons dans les données de Gaia des preuves qu’une étoile montre un train en provenance d’une planète massive invisible », explique Thayne Currie, astrophysicien au centre de recherche Ames de la NASA à Moffett Field, en Californie. En utilisant Gaia pour rechercher des étoiles présentant une oscillation induite par la planète lorsqu’elles se déplacent dans le ciel, il espère identifier des systèmes stellaires candidats pour des études de suivi avec d’autres télescopes qui pourraient confirmer et caractériser les mondes qui y sont présents.
Le prochain lot de données dont Currie a besoin proviendra de DR4, mais lui et ses collègues sont déjà convaincus que leur méthode de recherche de planète fonctionne, sur la base d’enquêtes préliminaires sur les versions précédentes – et ils ne sont pas les seuls. Un groupe dirigé par l’astronome de l’Université de Tel Aviv, Aviad Panahi, a confirmé les deux premières exoplanètes trouvées dans les données antérieures de Gaia dans un article préimprimé récemment accepté pour publication par Astronomy & Astrophysics. Les planètes géantes à gaz chaud Gaia-1b et Gaia-2b ont été repérées alors qu’elles passaient devant leurs étoiles mères respectives vues de l’orbite terrestre, provoquant une baisse momentanée de la luminosité de chaque étoile dans l’optique de Gaia. Sur la base du succès de leur technique – aidés par des observations de suivi des planètes avec un télescope au sol – Panahi et ses collègues prévoient de rechercher les mêmes changements révélateurs de luminosité dans les nouvelles données Gaia pour trouver plus d’exoplanètes, en ajoutant la planète -la chasse à la longue liste des activités possibles avec DR3.
« D’autres personnes veulent des missions plus excitantes », dit Faherty, faisant référence à des projets comme le télescope spatial James Webb de 10 milliards de dollars de la NASA et ses successeurs proposés tout aussi coûteux (et expansifs) qui prévoient de rechercher des signes de vie sur d’autres mondes. Mais la nature fondamentale de la mission Gaia – une enquête stellaire – sous-tend toute l’astrophysique. Sa capacité à mesurer avec précision la luminosité et les positions des objets qui traversent sa ligne de visée fait de la mission un puissant outil polyvalent pour l’astronomie de toutes sortes. »C’est la mesure de base de l’univers : une mesure de distance », explique Faherty. « Et c’est le plus grand observatoire de mesure de distance qui ait jamais existé. »
La carte de la Voie lactée de plusieurs milliards d’étoiles de Gaia ne cesse de s’améliorer et est apparue en premier sur Germanic News.