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Y a-t-il un anneau de poussières autour de la Terre ?

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La sonde spatiale Gaia est prête à commencer sa campagne d'observations en orbite autour du point de Lagrange L2, malgré quelques désagréments imprévus ayant entraîné un retard de quelques mois. Destinée à l'archéologie galactique, elle nous a peut-être déjà révélé un secret de l'histoire du Système solaire. Percutée par un nombre de micrométéorites plus élevé que prévu, Gaia pourrait être plongée dans un anneau de poussières qui entoure la Terre.

Une vue d'artiste de l'observatoire Gaia à son poste au point de Lagrange L2, à 1,5 million de km de la Terre. Pendant au moins cinq ans, cet instrument d'astrométrie spatiale observera minutieusement plus d'un milliard d'objets de la Voie lactée, représentée ici en arrière-plan. © Esa

Lancée le 19 décembre 2013 par une fusée Soyouz depuis la base de Kourou en Guyane, Gaia a débuté son voyage vers le point de Lagrange L2. Avec cet instrument dédié principalement à l'astrométrie, une grande variété de résultats sont attendus. Il permet par exemple de conduire de nouveaux tests des théories métriques de la gravitation, comme celle de la relativité générale, en étudiant la déviation des rayons lumineux par le champ de gravitation du Soleil et des planètes dans le Système solaire. Il est possible aussi de détecter des variations séculaires de la constante de la gravitation.

Gaia est également conçu pour repérer des exoplanètes. On pense pouvoir réaliser un inventaire complet des corps de type Jupiter en orbite autour des 200.000 étoiles les plus proches du Soleil, jusqu'à 150 à 200 parsecs et détecter plusieurs milliers de systèmes planétaires en mesurant les mouvements de leurs étoiles hôtes. Il sera possible également de détecter des transits planétaires par photométrie.

Avec près d’un milliard de pixels, Gaia est équipée du plus grand appareil photo numérique qui ait jamais volé dans l’espace. Le satellite tourne lentement sur lui-même, une fois toutes les six heures, en balayant le ciel avec ses deux télescopes. Il mesurera les positions et les vitesses d’un milliard d’étoiles de la Voie lactée, distantes de 30.000 années-lumière environ. © Esa, YouTube

Archéologie galactique et matière noire

Ce qui fascine probablement le plus les astronomes et astrophysiciens, c'est la possibilité de faire de l'archéologie galactique et de tenter de mieux cerner la nature de la matière noire, voire de réfuter son existence en nous orientant vers des modifications des lois de la gravitation dans le cadre de Mond.

En effet, Gaia doit mesurer les positions et les vitesses d'un milliard d'étoiles de la Voie lactée en effectuant un relevé complet du ciel jusqu'à la magnitude 20. De la même façon qu'une mesure suffisamment précise des soubresauts de la surface de l'eau dans une piscine peut nous dire qui a sauté, où, quand et de quel bord, il sera possible de remonter dans le temps pour connaître une partie de l'histoire de notre Galaxie. Comment s'est-elle formée en accrétant de la matière comme, par exemple des galaxies naines ou des courants de marée d'étoiles arrachées lors de précédentes interactions avec de plus grandes galaxies. Telle est l'une des questions auxquelles on espère pouvoir répondre.

Une vidéo de présentation de Gaia et de sa mission scientifique. © euronews, YouTube

Avant de vraiment débuter sa moisson d'observations qui devrait durer jusqu'en 2019, les astronomes et les ingénieurs ont pris soin, bien sûr, de vérifier que tout allait bien. Or, ils ont constaté de légers désagréments. Malgré son pare-soleil de 10 m de diamètre chargé de maintenir une température régulière pour éviter toute déformation mécanique susceptible d'abaisser la précision des mesures, une lumière parasite plus forte que prévu a pénétré dans les instruments.

Le télescope lui-même se dilate et se contracte de quelques dizaines de nanomètres de plus qu'attendu. Enfin, de petites quantités d'eau qui se trouvaient piégées dans la machine avant son lancement se sont sublimées dans le vide spatial avant de se condenser sur le miroir, là aussi en quantités plus importantes qu'on l'imaginait. La mission elle-même n'est pas compromise, mais il convient de modifier la chaîne de mesures prévue pour effectuer les corrections nécessaires et la prise de données a donc été repoussée, en conséquence, de quelques mois.

Un flux de micrométéorites au moins 50 fois plus élevé que prévu

Une surprise était tout de même au rendez-vous. Afin de réussir sa mission, Gaia a besoin d'être pointée très précisément dans une direction, ce qui implique de bien connaître sa rotation sur elle-même. Des impacts de micrométéorites pourraient faire dériver le pointage du télescope. Or, d'après l'expérience acquise avec d'autres instruments ayant déjà rejoint le point de Lagrange L2, comme Planck et Herschel, on s'attendait à un flux de micrométéorites impactant Gaia de 1 à 10 par jour. Au lieu de cela, la sensibilité des instruments a permis de constater qu'il était de l'ordre de 500 par jour !

Selon l'astronome Floor van Leeuwen, de l'institut d'astronomie de Cambridge (Royaume-Uni) et membre de la collaboration responsable de Gaia, bien que l'origine de ces micrométéorites ne soit pas encore bien établie, elles pourraient provenir d'un anneau de poussières entourant la Terre, plus ou moins associé aux points de Lagrange. Son collègue Nigel Hambly, de l'Université d'Édimbourg, pense même qu'il pourrait s'agir d'un vestige de la formation de la Terre et de la Lune. En tout état de cause, Gaia est maintenant prête à entamer sa campagne d'observations.

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