La rétine de Gaia avec son milliard de pixels a pris forme

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Peut-on retracer l’histoire des collisions et fusions de galaxies, subies par notre Voie lactée ? Cela devrait être possible grâce à la mission Gaia qui mesurera avec précision les positions et vitesses d’un milliard d’étoiles à l’horizon 2013-2014. Sa caméra dotée de 106 CCD prend forme actuellement.

Faire de l’archéologie galactique, préciser la structure et la dynamique de la Galaxie, telle est l’ambition principale des ingénieurs et astronomes participant à la mission Gaia qui devrait être lancée en 2013. Une fois une compréhension plus fine de notre Voie lactée acquise, le savoir obtenu devrait nous permettre de mieux comprendre ses sœurs dans l’univers observable et, par voie de conséquence, la cosmologie elle-même et l’évolution de la complexité du Big Bang au Vivant.

Gaia sera placé sur une orbite autour du Soleil bien spécifique, à savoir autour du deuxième point de Lagrange L2, du nom du découvreur de ces points particuliers, le grand mathématicien Joseph Louis Lagrange (1736-1813). Le satellite ira y rejoindre d’autres grands frères européens, Planck et Herschel, pour une mission de cinq ans. Il s'agit essentiellement de combiner des mesures d'astrométrie, de photométrie et de spectroscopie concernant pas loin d'un milliard d'étoiles, mais la chasse aux exoplanètes et aux géocroiseurs fait aussi partie du programme. Les premières estimations suggèrent que Gaia va détecter entre 10.000 et 50.000 planètes hors de notre Système solaire.

Pour cela, il disposera d'une caméra formée de 106 éléments CCD. Les fameux capteurs de Willard Boyle n'en ont donc pas encore fini de révolutionner le monde de l'astronomie et de l'astrophysique. Or justement, l'Esa vient d'annoncer que ces 106 capteurs au milliard de pixels ont été assemblés, formant l'une des pièces principales des instruments équipant Gaia.

Des techniciens en train de monter les capteurs CCD de Gaia dans une chambre blanche à Toulouse. Il y en a 106 au total et il fallait en moyenne une journée pour en installer 4. Les éléments sont sur des supports en carbure de silicium et l'ensemble pèse 20 kg. Chaque capteur CCD mesure 6 × 4,7 cm, avec une épaisseur de seulement quelques dizaines de microns. L'écart entre les CCD adjacentes est d'environ 1 mm. © Astrium

Gaia devrait faire au moins deux cents fois mieux qu’Hipparcos, son prédécesseur, dans le domaine de l’astrométrie, c'est-à-dire essentiellement la détermination des positions angulaires et mouvements des astres. Ainsi, si Hipparcos pouvait mesurer depuis la Terre, l'angle qui correspond à la hauteur d'un astronaute debout sur la Lune, Gaia sera capable de mesurer celle de son pouce ! Le satellite devrait pouvoir mesurer les caractéristiques de jusqu’à 3 millions d’étoiles par degré carré et permettre de dresser en 3D une carte de tous les astres jusqu'à la magnitude 20 avec une précision à 20 μas (microseconde d'arc).

Trente mille CD d'informations en cinq ans

S’y ajouteront des mesures spectroscopiques de haute résolution et de photométrie qui permettront de placer avec précision les étoiles sur le diagramme de Hertzsprung-Russel. Il sera alors possible de faire d’impressionnantes statistiques sur les relations entre masses, compositions chimiques, luminosité, températures et distances des étoiles dans la Voie lactée. En plus de permettre de préciser la théorie de l’évolution et de la structure stellaire, la connaissance accrue des positions, vitesses et compositions chimiques des populations d'étoiles ouvre la porte à leur utilisation comme de véritables traceurs de l’évolution chimique de la Galaxie et plus généralement de son histoire. En plus de donner des indications sur les processus de formation d’étoiles, des courants stellaires provenant d’anciennes galaxies naines absorbées ou en cours d’absorption pourront ainsi être mis en évidence.

Si l’on considère que les étoiles sont l’équivalent des atomes formant la Terre, astronomes et astrophysiciens s’adonneront au même jeu que les géophysiciens et les géochimistes analysant la structure et l’évolution de notre planète, lorsqu'ils disposeront du flot de données que fournira Gaia. On estime que même compressées, ces données représenteront l’équivalent de 30.000 CD.

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