La région que l’on appelle voisinage solaire (326 années-lumière), est représentée par le petit point blanc sur cette illustration de la Voie lactée telle qu’on pourrait la voir de l’extérieur, et qui s’étend, elle, sur 100 000 années-lumière. Crédit ESA/Gaia/DPAC, S. Payne-Wardenaar
Parue début décembre, la troisième version du catalogue Gaia (1ère partie) consigne les résultats des 34 premiers mois d’observation de la Voie lactée par le satellite européen depuis son lancement, voilà tout juste 7 ans. Un gigantesque ensemble d’informations venues du ciel, analysées et interprétées sur Terre par des ordinateurs suffisamment puissants pour traiter des données se mesurant en pétaoctets.
À la fin des années 1980, Hipparcos avait le premier démontré l’intérêt de la prise de mesures astrométriques depuis des engins spatiaux, permettant notamment de s’affranchir des biais induits par l’atmosphère.
Avec des possibilités démultipliées, Gaia est le deuxième satellite envoyé dans l’espace pour observer notre galaxie de l’intérieur.
Sa mission consiste à recenser tous les objets célestes placés sur sa route, pour lesquels il donne des précisions de position, de distance et de mouvement. Le catalogue concerne ainsi 1,8 milliard d’étoiles, 1,6 million de sources extragalactiques (quasars ou galaxies compactes) et plus de 14 000 astéroïdes. C’est une révolution dans l’histoire de l’astronomie, qui dope de façon spectaculaire la connaissance de notre galaxie, de sa formation et de son évolution, et même de certaines lois physiques.
À Besançon, les astrophysiciennes Céline Reylé et Annie Robin sont engagées dans l’aventure Gaia depuis les tout premiers préparatifs de la mission. Elles ont de plus participé à l’un des articles démontrant le potentiel scientifique du catalogue, qui concerne les étoiles voisines du Soleil.
L’apport colossal de Gaia par rapport aux études précédentes : ce graphique montre le nombre d’étoiles observées dans un rayon de 10 parsecs (pc), soit environ 30 années-lumière (AL), 25 pc (80 AL) et 10 pc (100 AL). Les couleurs indiquent de quel catalogue vient la mesure de distance : Gaia, Hipparcos ou autres. L’aire des cercles est proportionnelle au nombre d’étoiles et les cercles se superposent lorsque les étoiles sont communes à plusieurs catalogues. Crédit ESA/Gaia/DPAC, S. Anderson, C. Reylé
Les capacités du satellite à observer les étoiles les plus petites et les moins brillantes se limitent à 326 années-lumière autour du Soleil ; cette région est qualifiée de « voisinage solaire » car elle ne représente qu’une infime partie de la Voie lactée, dont le disque s’étend sur 100 000 années-lumière. Sachant qu’une année-lumière représente 10 000 milliards de kilomètres, c’est tout de même une fenêtre gigantesque qui s’ouvre sur la voûte céleste pour en élaborer une carte exhaustive. Pour mémoire et repère, et pour autant qu’on puisse se représenter une telle comparaison, la distance entre la Terre et le Soleil n’est que d’à peine 150 millions de km.
« Ce sont plus de 300 000 étoiles dans le voisinage du Soleil que Gaia permet précisément de recenser et de caractériser, précise Céline Reylé. Nous disposons par exemple d’informations sur la vitesse dans 3 directions de 74 000 d’entre elles, des informations à partir desquelles nous pouvons élaborer des prédictions sur leur mouvement et leur position dans le temps. Ces projections donnent à penser que dans 500 millions d’années, ces étoiles proches, pour l’instant disséminées dans l’espace autour du Soleil, s’éloigneront pour former un long ruban qui s’enroulera autour de la Voie lactée ».
Les investigations de Gaia dépassent les limites mêmes de notre galaxie. Placé à 1,5 million de km de la Terre, le satellite a pu observer les Nuages de Magellan, deux petites galaxies situées à 150 000 années-lumière de la nôtre et parmi ses plus proches voisines. Gaia a étudié la structure spirale des Nuages, la vitesse et l’orbite des étoiles qui les composent, ou encore l’interaction gravitationnelle qui les relie : ce sont les premières données de ce genre que l’astronomie acquiert hors de la Voie lactée.
Le voyage de Gaia est jugé tellement formateur qu’il se poursuit au-delà de la durée de séjour initialement prévue, et se prolongera jusqu’à 2025 sans doute. D’autres versions du catalogue, enrichies de nouvelles données, seront encore publiées. Des informations mises à la disposition de l’ensemble de la communauté scientifique, et que les curieux et passionnés d’astronomie peuvent également consulter sur https://gaia.obspm.fr. Pour une balade en 3D dans la Voie lactée, le logiciel Gaia Sky est gratuit et accessible à tous sur le site de l’Agence spatiale européenne (ESA) https://gaia-sky.readthedocs.io/en/latest.
