TÉLESCOPE GAIA, 1 MILLIARD D'ÉTOILES DE NOTRE GALAXIE EN 3D

Publié le par Galaxien

Gaia, 1 milliard d'étoiles en 3D, est une série de questions réponses (0h57) proposée par le CNES sur la mission de chasse aux étoiles de la Voie Lactée du satellite de l'ESA envoyé dans l'espace par une fusée Soyouz le jeudi 19 décembre 2013 depuis le Centre spatial guyanais, répondant entre-autres questions à pourquoi les astrophysiciens ont-ils besoin de comptabiliser et de cartographier la voûte céleste avec autant de précision, qui sont les utilisateurs de Gaia, que vont-ils faire de ces données...
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Gaia est une mission d'astronomie, sixième pierre angulaire du programme scientifique de l'Agence Spatiale Européenne, ESA, comprenant les missions Rosetta, Herschel, Planck, Lisa et BepiColombo.
Sa mission est extrêmement ambitieuse, puisqu'il s'agit de cartographier une partie de notre galaxie en localisant et caractérisant un milliard d'étoiles ou autres astres, chacune étant observée environ 70 fois. Plus de 99% d'entre elles n'ont jamais eu leur distance mesurée avec précision. Gaia va voir devant lui défiler toute la galaxie en un an. Grâce à son œil perçant, le satellite pourrait voir un objet se déplacer d’un centimètre à la surface de la Lune.
Gaia est l'aboutissement de neuf années de travaux intensifs qui vont permettre une avancée exceptionnelle pour la compréhension de notre Univers, de son histoire et de ses lois. Cette mission prolonge celle d'Hipparcos, satellite consacré à l'astrométrie lancé en 1989 par l'ESA, a souligné Jean-Yves Le Gall, le président du CNES, l'agence spatiale française.


Haut comme un immeuble de douze étages, le lanceur Soyouz, qui compte plus de 1.800 tirs à son actif, s'est élancé comme prévu le 19 décembre 2013 à 06h12 heure de Guyane, 10h12 heure de Paris.
Une heure plus tard, en une dernière révérence aux terriens, Gaia a déployé sa jupe de dix mètres de diamètre, constituée d'un côté des panneaux solaires destinés à l'alimenter en énergie, et de l'autre, d'un parasol mettant à l'abri ses instruments ultra-sensibles de l'éclat du Soleil.
L'arpenteur de la galaxie, dont la mission est de réaliser un atlas en 3D de la Voie Lactée plus précis que jamais, est désormais en route vers son poste d'observation privilégié. Il faudra environ un mois au télescope spatial pour atteindre ce point de Lagrange L2, qui suit notre planète dans sa révolution autour du Soleil et offre un panorama unique sur l'horizon de l'Univers, à l'abri des parasites de la Terre et de la Lune et de toute pollution lumineuse.


Le satellite européen Gaia a débuté son odyssée spatiale. Il va donc rejoindre le point de Lagrange, situé à 1,5 million de km de la Terre, pour mesurer la position des étoiles de notre galaxie.
La nuit tombe et les premières étoiles apparaissent. Une, cent, mille..., en réalité, il y en a 200 000 000 000 dans notre galaxie, la Voie Lactée. Mais à quelle distance se trouvent-elles ? Difficile à dire. D’ailleurs, pendant des siècles, la question a fait débat et ce n’est qu’en 1838 que l’astronome allemand Friedrich Bessel a calculé la première distance d’étoile en utilisant la parallaxe. Il estime alors que l’étoile 61 de la constellation du Cygne se trouve à 100.000 milliards de km de la Terre ou 10,4 années-lumière, la valeur réelle étant de 11,2. Plus récemment, le satellite européen Hipparcos a établi un catalogue de 120.000 étoiles, tandis que le satellite Gaia s’apprête à pulvériser ce record avec plus d’un milliard d’étoiles, et 100 fois plus de précision, soit environ 1% des astres de notre galaxie.


Pendant cinq ans, le satellite Gaia va mesurer, chaque seconde, la position de centaines d’étoiles, et il va réitérer l’opération près de 70 fois pour chacune d’entre elle. Pour quelle raison ? Obtenir des positions extrêmement précises, mais aussi connaître leur vitesse de déplacement et leur distance exacte à la Terre.
Gaia possède un autre atout, ses deux télescopes, qui sont fabriqués en carbure de silicium, un matériau léger et très résistant aux déformations. De cette façon, le satellite va offrir aux astronomes et aux astrophysiciens une cartographie de notre galaxie sans précédent, certes riche d’un milliard d’étoiles, mais aussi de milliers d’astéroïdes, d’exoplanètes, de naines brunes, de supernoaes, de quasars, de trous noirs, etc. Un catalogue idéal pour étudier l’évolution et l’histoire de notre galaxie.


Gaia reprend ainsi la tradition européenne de cartographie des étoiles, héritage de l'astronome grec Hipparque, qui le premier mesura à l'oeil nu la position d'un millier d'étoiles. Plus de 2.000 ans après lui, Hipparcos a déjà fourni un atlas qui fait encore référence aujourd'hui.
Ce catalogue du ciel devrait être actualisé dans moins de deux ans par les premiers résultats de Gaia, prédit François Mignard de l'Observatoire de la Côte d'Azur, responsable de la participation française à Gaia. Il permettra aussi aux astrophysiciens de faire "de l'archéologie galactique" en reconstituant l'évolution de notre galaxie, précise-t-il.
Le satellite doit déterminer la position et le mouvement des étoiles, mais également leur distance, le paramètre le plus difficile à obtenir. La plus proche est à une distance de près de 40 milliards de kilomètres. Gaia sera cent fois plus précis qu'Hipparcos. Il pourra "voir" des étoiles dont l'éclat est 400.000 fois plus faible que celles visibles à l'oeil nu.
Pour préserver toute la précision des mesures de Gaia, le satellite sera surveillé en continu depuis le sol par un réseau de télescopes, de sorte qu'on connaîtra sa position à cent mètres près.


Chaque jour, l’antenne de Gaia va envoyer vers la Terre 40 Go de données sur une distance de 1,5 million de km, là où se trouve Gaia, au point de Lagrange L2. Six centres de calcul européens devront alors se coordonner pour réceptionner cette moisson d’étoiles. Le centre de calcul du CNES, à Toulouse, sera responsable des données spectroscopiques, couleur et vitesse de déplacement des étoiles, et astrophysiques, luminosité, température de surface, taux de fer, etc., et de l’archivage de secours de toutes les données collectées par Gaia. Plus de 6.000 cœurs de calcul, équivalent à 1.500 PC, seront alors nécessaires pour remettre de l’ordre dans ces données et produire une cartographie complète de notre galaxie.
Les ordinateurs du CNES vont devoir effectuer 6.000 milliards d’opérations par seconde pendant sept ans ! Une masse de données à traiter colossale d'un million de milliard d’octets, l’équivalent de 200 000 DVD.


La chasse aux étoiles de notre galaxie va pouvoir commencer pour le télescope Gaia, bijou technologique de l'Europe spatiale. "Nous sommes à l'aube de révolutionner notre compréhension de l'histoire de la Voie Lactée", a lancé le PDG d'Arianespace, Stéphane Israël, pour saluer ce lancement débuté deux minutes seulement après le lever du Soleil sur la jungle guyanaise.
(CNES)


Les participants à ces questions réponses sont, de gauche à droite : Séverine Klein du CNES, Florence Porcel, Isabelle Désenclos, Loïc Bommersbach du CNRS et de l'INSU, Matthieu Le Chanjour, Matthieu Le Lain, avec Olivier La Marle, astrophysicien au CNES et coordinateur des programmes d'astronomie.



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Publié dans Interview - Débat

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