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Compositions chimiques, températures stellaires, couleurs, masses, âges et vitesse à laquelle les étoiles se rapprochent ou s'éloignent de la Terre, sont autant de nouvelles informations obtenues grâce à la spectroscopie, une technique qui utilise le spectre lumineux de la lumière stellaire.
Les données ont également révélé la capacité de Gaia à détecter des tremblements stellaires, soit de minuscules mouvements à la surface d'une étoile qui modifient sa forme, alors que le satellite n'avait pas été conçu pour cela à l'origine. "Les tremblements stellaires nous apprennent beaucoup sur les étoiles, notamment leur fonctionnement interne. Gaia ouvre une mine d'or pour 'l'astérosismologie' des étoiles massives", explique Conny Aerts, de la KU Leuven, membre de la collaboration Gaia.
Le satellite a aussi permis d'en apprendre plus sur la composition chimique des étoiles, ce qui permet d'obtenir des informations sur "leur lieu de naissance et leur voyage par la suite, donc sur l'histoire de la Voie lactée".
Le catalogue publié lundi propose donc la plus grande carte chimique de la galaxie. "La composition chimique d'une étoile est un peu comme son ADN, nous donnant des informations cruciales sur son origine", précise l'ESA. "Avec Gaia, nous voyons que certaines étoiles de notre galaxie sont constituées de matière primordiale, tandis que d'autres comme notre Soleil sont constituées de matière enrichie par des générations précédentes d'étoiles. Les étoiles les plus proches du centre et du plan de notre galaxie sont plus riches en métaux que les étoiles situées à de plus grandes distances."
Ce nouvel ensemble contient aussi le plus grand catalogue à ce jour d'étoiles binaires, des milliers d'objets du système solaire tels que des astéroïdes et des satellites de planètes. Celui-ci présente les caractéristiques orbitales de plus de 800.000 systèmes binaires, ainsi qu'une nouvelle étude d'astéroïdes comprenant 156.000 corps rocheux. Gaia révèle de plus des informations sur "10 millions d'étoiles variables, de mystérieuses macromolécules entre les étoiles, ainsi que des quasars et des galaxies au-delà de notre propre voisinage cosmique".
Lancé en décembre 2013 par l'ESA, le satellite Gaia a pour objectif de cartographier une partie de notre galaxie. Notamment en recensant près d'un milliard d'objets célestes (étoiles, exoplanètes?), en estimant la distance qui les sépare de la terre ainsi que leur vitesse propre. Grâce à ces observations, les astronomes espèrent lever le voile sur la formation, la structure et l'histoire de la Voie lactée.
Mieux en 8 ans que depuis le début de l'astronomie
Parmi les chercheurs figurent des astronomes de l'Université libre de Bruxelles (ULB), de l'Université de Liège (ULiège), de l'Université de Leuven (KU Leuven), de l'Université d'Anvers (UAntwerpen) et de l'Observatoire royal de Belgique (ORB), soutenus par l'aide et le financement apportés par la Politique scientifique fédérale de Belgique (BELSPO) via le programme PRODEX de l'ESA. Tous travaillent au sein d'un consortium européen chargé du traitement et de l'analyse des données.
A l'échelle belge, les astronomes de l'ORB ont notamment contribué à la mesure de la vitesse d'éloignement de plus de 33 millions d'étoiles, un nombre sans précédent. "Ces données fondamentales tant attendues promettent encore de nombreuses et importantes découvertes dans les prochaines années et une avancée significative dans notre connaissance de la structure et de l'évolution de la galaxie", estime le Dr Alex Lobel.
Du côté des universités francophones, des chercheurs de l'institut STAR de l'ULiège ont eux apporté leur expertise dans la caractérisation des orbites d'étoiles binaires ainsi que dans l'étude des quasars, alors que leurs homologues à l'ULB se sont penchés sur les étoiles multiples.
"En l'espace de quelques années, Gaia a donc fait beaucoup mieux que l'astronomie terrestre au cours des deux derniers siècles", estime Christos Siopis (ULB), profitant de l'occasion pour rendre hommage à son collègue Dimitri Pourbaix, aujourd'hui décédé mais qui a assuré jusqu'en novembre 2021 la coordination des recherches belges pour Gaia.
"Ici, à l'Institut d'astronomie de la KU Leuven, nous dirigeons un groupe de travail chargé de classer les étoiles variables détectées par Gaia", explique pour sa part Joris de Ridder. Quant aux scientifiques de l'UAntwerpen, ils ont contribué à la mesure des vitesses radiales et à l'étude de la variabilité stellaire.
La première partie des mesures du catalogue Gaia a été publiée le 3 décembre 2020. Alors que la troisième version du catalogue Gaia a été dévoilée ce lundi, deux versions, encore plus détaillées et précises, sont encore prévues.
