Le satellite Gaia observant et mesurant les objets de la Voie lactée. À droite, les galaxies du Petit et Grand Nuage de Magellan. © satellite : ESA/ATG medialab & Voie lactée : ESA, Gaia, DPAC ; CC by-sa 3.0 IGO
Sciences

Gaia a débusqué des centaines de milliers d’étoiles doubles dans la Voie lactée

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[EN VIDÉO] Plongée dans la chimie de la Voie lactée  La mission Gaia ne mesure pas seulement la position des objets dans notre ciel. Elle peut aussi déterminer la composition chimique des étoiles de la Voie lactée. Pour dessiner une carte de la chimie de notre Galaxie. Sur laquelle il apparaît, par exemple, que la métallicité des étoiles — la quantité d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium — diminue lorsque l’on s’éloigne du centre et du plan galactique. (en anglais) © Agence spatiale européenne, Gaia, DPAC, CC by-SA 3.0 IGO 

Lundi 13 juin, le dernier catalogue Gaia était dévoilé, et avec lui de nombreuses nouvelles révélations. Parmi elles, une quantité astronomique de systèmes binaires a été détaillée, montrant leur nombre bien plus élevé que prévu dans la galaxie.

Les étoiles sont sociables ! Ou tout du moins, naissent et passent leurs vies entourées d'autres étoiles, pour un tiers d'entre elles. C'est ce qu'a révélé le dernier catalogue de données Gaïa Release 3qui a répertorié plus d'un milliard d'objets supplémentaires. Parmi eux, ce sont 813.000 étoiles doubles que Gaïa livre : deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre. Un nombre élevé, surtout en comparaison avec les 300.000 répertoriés jusqu'à maintenant ! Sur le long terme, la mission a pour but de cartographier entièrement notre Galaxie, la Voie lactée.

Cette animation illustre les mouvements projetés dans le ciel d'étoiles binaires dont les orbites ont été déterminées par Gaia. Chaque ellipse correspond à l'un des 335 systèmes situés à moins de 50 parsecs (163 années-lumière) et avec des périodes inférieures à 1.000 jours. © ESA, Gaïa, DPAC

Les orbites sont représentées sur cette animation à l'échelle, et sont classées par distance croissante du Soleil du haut à gauche au bas à droite. La ligne horizontale blanche en bas à droite indique une taille apparente de 10 millisecondes d'arc. La couleur correspond à peu près à la couleur de la source telle que déterminée par Gaia avec le violet/bleu indiquant les étoiles chaudes et les naines blanches, le vert/jaune indiquant les étoiles semblables au Soleil et le rouge indiquant les étoiles froides et de faible masse. Les mouvements sont équivalents à 1.000 jours, durée d'observation effectuée par Gaïa pour cette dernière campagne d'observation.

C'est l'influence d'une étoile sur l'autre qui permet de les identifier

Pour obtenir tous ces détails, les chercheurs ont utilisé les différents instruments à bord du satellite qui permettent de caractériser chaque objet ciblé.

Le vaisseau spatial Gaia contient trois instruments scientifiques : l'instrument astrométrique, le photomètre bleu et rouge et le spectromètre à vitesse radiale. © ESA

Lorsque plusieurs étoiles habitent une même orbite, elles s'influencent l'une l'autre : c'est ce qui permet de les identifier. Étudiés par un observateur extérieur, les systèmes multiples possèdent une signature caractéristique. Leur orbite, pour commencer, semble décalée par rapport à celle d'un système esseulé.

Lorsque deux objets en orbite sont suffisamment éloignés l'un de l'autre, leurs oscillations dans le ciel se détectent par astrométrie, qui consiste à mesurer la position et le mouvement des astres. Dans ce cas précis, l'une des deux étoiles est impossible à observer, mais le mouvement de la plus éloignée suffit à déduire sa présence. © ESA, Gaïa, DPAC

Mais attention, si le système est trop éloigné de l'observateur, les deux astres apparaîtront confondus en un seul. Dans le cas d'une orbite courte, de seulement quelques jours, les deux astres sont proches : leur proximité leur confère alors une forte probabilité d'être observés grâce à la baisse de luminosité caractéristique lors du passage de l'un devant l'autre. De plus, pour ces mêmes systèmes à orbite courte, les variations de vitesse radiale peuvent être détectées par spectrométrie : par étude du spectre lumineux émis par la source. À l'autre extrême, les systèmes multiples très éloignés se détectent grâce à la petite baisse de luminosité des étoiles faibles.

Ici, la spectrométrie sert à suivre le déplacement des raies dans le spectre lumineux des étoiles : si une source se rapproche puis s'éloigne de manière périodiquement, comme dans le cas de systèmes binaires, sa vitesse radiale varie elle aussi périodiquement. Des binaires observés par cette méthode sont appelés binaires spectroscopiques. © ESA, Gaïa, DPAC

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