Sciences - Santé Un véritable atlas en 3D de notre galaxie, la Voie lactée ! C'est ce que l'Agence spatiale européenne vient de dévoiler ce mercredi midi. À l’aide des observations du satellite Gaia, des astronomes belges et européens ont cartographié les positions et mouvements de plus d’un milliard d’étoiles. La carte comprend un milliard 700 millions d'étoiles pour être précis ! Désormais, dès ce midi, le grand public peut littéralement se plonger dans notre Voie lactée, s'entourer à 360° et en trois dimensions, de ces étoiles plus ou moins lointaines, via des modules de réalité virtuelle (ci-dessous), conçus par l'ESA à partir des données récoltées par Gaia.





Le début d'une nouvelle manière de travailler

Au niveau scientifique, la publication de cette "carte au trésor" d'environ 1, 7 milliard d'étoiles va bien plus loin : "j'ai déjà mon casque de réalité virtuelle pour les conférences que je donnerai, mais ce que j'attends plutôt ce sont des colonnes de chiffres, s'amuse Dimitri Pourbaix, astrophysicien à l'Université libre de Bruxelles, et investigateur principal belge pour Gaia. Pour lui, il y aura "un avant et un après Gaia." "Pour les astronomes du monde entier, c'est comme, pour les biologistes, se voir offrir le décodage d'une partie significative du génome humain. Pour tous les astronomes, c'est le début d'une nouvelle manière de travailler", assure-t-il.

© esa

L'image du ciel telle qu'observée par Gaia, en couleur, publiée mercredi à 12 heures. Cette vue du ciel avec notre Voie lactée et les galaxies proches est basée sur les mesures de 1, 7 milliard d'étoiles. La carte montre la brillance et la couleur d'étoiles observées dans chaque partie du ciel, entre juillet 2014 et mai 2016. Les régions plus claires montrent une forte concentration d'étoiles très brillantes alors que les parties plus foncées renferment moins d'étoiles brillantes.
La structure brillante horizontale qui domine l'image est le plan galactique, le disque plat qui accueille la majorité des étoiles de notre galaxie, la Voie lactée. Au milieu de l'image, en très vif, le centre galactique, qui est le centre de rotation du disque de la Voie lactée.
Les deux objets brillants au bas de l'image sont les nuages de Magellan, deux galaxies naines orbitant autour de la Voie lactée.

Longue attente

Les astronomes ont dû attendre presque 20 ans pour assister à une nouvelle avancée marquante dans la cartographie de la Voie Lactée. " Ce mercredi midi, l'Agence spatiale européenne a ouvert les vannes du catalogue Gaia à la communaute astronomique, précise Dimitri Pourbaix. Pour la première fois, on va avoir la profondeur pour un très grand nombre d'étoiles. Depuis 1997, l'ESA, avec le satellite Hypparcos, a fourni la distance de 120 000 étoiles. Là, depuis midi, elle fournit la distance d'un milliard et 300 millions étoiles. La précision avec laquelle on connaîtra la distance sera 30 fois meilleure, mais on aura aussi beaucoup plus d'étoiles! Donc, pour une fraction importante de notre galaxie, on pourra réellement positionner les étoiles en 3 dimensions et plus non seulement sur une carte en 2D comme on le faisait jusqu'ici."

Mais selon l'ESA, ces quasi 2 milliards d'étoiles couvertes par les observations de Gaia, ce n'est encore qu'1 % de tout le contenu de la galaxie !


© esa

Une vue du ciel de la poussière interstellaire qui remplit notre voie lactée, basée sur les observations de Gaia. La poussière interstellaire entre une étoile et son observateur affaiblit la lumière de l'étoile et la fait apparaître plus rouge.


Proche de sa mort ou de sa naissance ?

"Pratiquement, poursuit Dimitri Pourbaix, avec Gaia, on pourra savoir si deux étoiles voisines qui ont le même éclat apparent ont une luminosité similaire parce que c'est le cas dans l'absolu, ou bien si c'est parce que l'une est plus près de nous, mais est plus faible par exemple. Si pour une étoile donnée, vous connaissez la distance et donc son éclat intrinsèque, vous pouvez savoir où elle en est dans son évolution : est-ce qu'elle est proche de la fin de sa vie, au tout début de sa vie..."

© esa

Une vue par Gaia, du ciel avec notre Voie lactée et les galaxies proches, basée sur les mesures de 1, 7 milliard d'étoiles. Comparée à la version en couleur ci-dessus (photo numéro 1), qui est dominée par les étoiles les plus massives et brillantes, cette vue montre la distribution de toutes les étoiles, y compris les plus éloignées et les plus faibles.

© ESA / La galaxie d'Andromede, vue par Gaia


Les données fournies par Gaia peuvent aussi être la clé d'autres mystères de notre Univers : en effet, outre la distance par rapport à nous, le présent catalogue de Gaia contient aussi des mesures des vitesses et des directions des mouvements des étoiles durant leur trajet autour du centre de notre galaxie. "A partir du moment où vous avez la profondeur, mais en plus si vous savez comment les étoiles se déplacent dans la galaxie, vous pouvez commencer à regarder les étoiles et vous demander : est-ce qu'elles ont toujours été là, ou est-ce qu'elles sont, par exemple, les résidus de l'absorption d'une mini-galaxie par la nôtre ? Car peut voir ces résidus." Résultat : on va pouvoir étudier de façon plus précise quel est l'historique de notre galaxie. Il y a tout cet aspect archéo-astronomie qui peut être étudié. Les astronomes pourront retracer le parcours de chacune de ces étoiles sur plusieurs millions d'années dans le passé et prédire leurs trajectoires futures. Ainsi, ils pourront modéliser l’évolution de la forme des constellations stellaires au cours du temps, mais aussi étudier la rotation de notre galaxie.

© ESA


Chasse aux exoplanètes

Autre avantage, indirect : Gaia sera aussi une aide dans la traque des exoplanètes. Il s'agit de ces fameuses planètes situées hors du système solaire et susceptibles d'accueillir la vie, du moins si elles sont à la bonne distance de l'étoile autour de laquelle elles orbitent. On dit alors qu'elles se trouvent dans la "zone habitable" de l'étoile. "Pour pouvoir identifier la zone habitable de l'étoile, il faut d'abord pouvoir identifier la nature de l'étoile, et pour cela, on a besoin de savoir explicitement à quelle distance elles se trouvent de nous. Si une étoile donnée est plus loin, elle est beaucoup brillante que l'on ne l'avait pensé, et ça donne une zone plus habitable plus large que prévu, par exemple. A partir de ce mercredi, les astronomes vont pouvoir réactualiser toutes leurs distances", indique Dimitri Pourbaix. On va se rendre compte que certains planètes qu'on pensait être dans la zone habitable n'y seront pas et inversement."



Protection contre les astéroïdes

Et, de façon étonnante, cette carte au trésor en 3D pourra aussi donner un coup de main à tous ceux qui essayent de protéger la Terre d'une chute potentielle d'astéroïde : "Gaia observe ce qui est loin mais aussi ce qui est très proche de nous, notre système solaire, indique encore Dimitri Pourbaix. Il y a 14 000 astéroïdes observés, dont on pourrait améliorer la connaissance de l'orbite ( trajectoire), et potentiellement réévaluer le risque de l'astéroïde, qui pourrait passer très voire trop près de la Terre."

Un cheveu à mille kilomètres...

Concrètement, le satellite Gaia observe le ciel depuis 2014, et détecte des étoiles qui sont des millions de fois moins lumineuses que ce que l’on peut voir à l’oeil nu. Les distances des étoiles sont connues pour être difficiles à estimer. En effet, l’univers est vaste : l’étoile la plus proche du Soleil se situe 40.000 milliards de kilomètres ! Gaia est capable de mesurer les distances d'étoiles qui sont plus de cinq mille fois plus éloignées. La technique que ce satellite utilise nécessite des instruments dont la précision de mesure d’angle est comparable au diamètre d’un cheveu vu à une distance de mille kilomètres.





Gaia tourne autour du Soleil à une distance d'1,5 million de kilomètres de la Terre, dans un endroit connu comme étant le point L2 de Lagrange. La sonde spatiale co-orbite avec la Terre autour du soleil. La mission Gaia se base sur des observations répétées des positions des étoiles dans deux champs de vision, détectant tout changement de mouvement d'un objet dans l'espace. Pour cela, la sonde tourne lentement, balayant ses deux télescopes optiques sur toute la sphère céleste pour faire 4 rotations complètes par jour.

Gaia, qui travaille depuis 2014, avait déjà permis d'établir une première version du catalogue de mesures en septembre 2016. Celle-ci donnait la position de 1,1 milliard d'étoiles de la Voie lactée mais le satellite n'avait déterminé la distance que pour deux millions d'étoiles et de façon imprécise.