Astronome à l’Observatoire de Paris-Meudon au LIRA (Laboratoire, Instrumentation et Recherche en Astrophysique), Mme Paola Di Matteo est spécialiste de la constitution des galaxie, impliquée sur la mission Gaia.
La présentation de notre conférencière a été d’une grande limpidité, elle nous a fait voyager dans notre Voie Lactée et son voisinage proche, nous a exposé les grands principes de la mission Gaia et présenté quelques résultats remarquables issus des premières Data Release (DR).
Mais au-delà de la conférence c’est l’échange avec l’assemblée tout au long de la soirée qui est à noter.
La Voie Lactée (VL)
Dans le bestiaire galactique la VL est une Spirale Barrée.
Sa masse (matière ordinaire) est de l’ordre de 50 milliards de masse solaire (5e10 M☉).
Les Galaxies Satellites
La VL est en interaction gravitationnelle avec d’autres galaxies, ce qui créé des perturbations du disque galactique. Il y a les 2 nuages de Magellan mais surtout la galaxie du Sagittaire : Naine spiroïdale (1000 fois plus petite que la VL), découverte il n’y a que 30 ans à peine. Elle traverse notre disque galactique de l’autre côté du bulbe, perdant des étoiles à chacun de ses passages pour former un courant stellaire.
La barre
La barre au centre de la VL, vue de côté, constitue le bulbe. Elle tourne et entraîne avec son mouvements les bras spiraux. Elle est constituée d’un ensemble d ‘étoiles en mouvement de rotation rigide.
Sa vitesse de rotation est débattue mais reste plus rapide que la vitesse des bras.
Elle n’aurait pas toujours existé et serait apparue il y a 9-10 milliards d’années (la VL à quant à elle 13 milliards d’années).
Son inclinaison actuelle est de 30°.
Sa masse (matière ordinaire) est de l’ordre de 20 milliards de M☉ (2e10 M☉) sur les 50 de la galaxie. Sa longueur totale 10 kiloparsec (kpc : 1 pc =3.26 année lumière) mais il y a débat.
Le Disque
Plan dans lequel se trouvent les bras spiraux.
Les bras spiraux partent des extrémités de la barre et sont le lieu de formation des étoiles dans la VL au sein d’amas ouverts.
Le Soleil
Situé à 8,5 kpc du centre galactique, à 3 kpc du bord de l’empreinte laissée par la barre.
Amas globulaires
Amas stellaire dense formé de plusieurs centaines à plusieurs centaines de milliers d’étoiles. Ces systèmes formés il y a 10-12 milliards d’années sont constitués d’étoiles vieilles, pauvres en métaux. Il y a en a 170 référencés pour l’instant dans la VL.
Omega Centauri, amas globulaire de 3-4 millions de masses solaires (M☉), contient en son centre un Trou Noir.
Cet amas pourrait être le vestige de l’accrétion d’une galaxie naine.
Halo Galactique
Composante globalement sphérique qui englobe la VL et son disque.
Très peu dense il contient cependant quelques amas globulaires et des étoiles. Une étoile sur 1000 est dans le halo, ce sont en général de vieilles étoiles qui ont plein de choses à nous enseigner sur la formation et la vie de la VL.
Halo de Matière Noire
Halo qui englobe tout le halo de matière ordinaire.
Trou Noir (TN)
Avec ses 4 Millions de M☉ notre Trou Noir super massif ne fait pas le poids par rapport à la barre et, ce soir, fait figure de simple figurant.
La Mission GAIA
Le satellite est lancé en 2013 au point de Lagrange L2, prévu pour recueillir des données pendant 5 ans. Sa mission a pu être prolongée de 5 années supplémentaires jusqu’en 2025. Après des essais finaux pour évaluer son état et son vieillissement il a été désorbité pour laisser la place nette.
La mission n’en est pour autant pas terminée, des résultats sont prévus au moins jusqu’en 2030 apportant leur lot de réponses et de questions.
L’objectif de Gaia est de mesurer les positions et vitesses des étoiles pour reconstituer leur mouvement dans la voie lactée :
- 5 des dimensions (3 en position, 2 en vitesse) sont obtenues par la mesure de la parallaxe.
- la vitesse radiale est obtenue par spectrométrie.
Le Satellite
Pour le satellite le pointage est fixe, c’est la rotation de la terre qui va permettre un balayage du ciel par les deux télescopes embarqués.
Chaque étoile aura été vue 140 fois.
Les mesures
| Position | Spectro (vitesse radiale) | |
| Hyparcos | 118 000 étoiles | |
| Gaia DR1 (2017) | 2 000 000 d’étoiles | |
| Gaia DR2 (2018) | 1 300 000 000 d’étoiles | 7 200 000 d’étoiles |
| Gaia DR3 (2020) | 1 400 000 000 d’étoiles | 33 200 000 d’étoiles |
| Gaia DR4 (2026) | 1 400 000 000 d’étoiles | 100 000 000 d’étoiles 1 étoile de la VL sur 500 |
L’après Gaia se fera sûrement en proche Infra Rouge (IR) pour voir à travers les nuages de gaz.
Les Résultats
Gaia aide à comprendre beaucoup de choses sur la voie lactée, les galaxies voisines, la formation des populations stellaires, la distribution de la matière noire…
Courbe de rotation
Gaia nous renseigne sur la courbe de rotation de la VL, ce qui renvoie à la conférence de M. François Hammer, sur la masse de la VL, l’équilibre du disque, la quantité de matière noire…
Mouvement Radiaux
Identification de mouvements radiaux le long des bras :
Ces mesures permettent de s’assurer que le comportement de la VL (spirale barrée) est conforme à la spécification (simulation ci-dessous) – ou inversement.
Mouvements Verticaux
Identification de mouvements verticaux, oscillations qui se propagent dans le disque.
L’origine est là aussi débattue : rotation de la barre ? Galaxie du Sagittaire ? Vestige de la formation du bulbe ?
Courants Stellaires
Identification de nombreux courants stellaires, amas globulaires en cours de désagrégation.
Ces structures « voient » la VL depuis le côté et peuvent nous donner des informations sur la masse de la VL ainsi que sur la répartition de la matière noire qui serait constituée d’un ensemble de sous halos.
Exemple pour Palomar 5 (peu massif quelques milliers de M☉)
Exemple pour GD 1 :
Le courant stellaire n’est pas homogène (courbe du haut) et avec des hypothèses sur la répartition de matière on arrive à reconstituer par la simulation les observations.
Archéologie Galactique
Les mesures de Gaïa nous renseignent sur les évènement d’accrétion de galaxies satellites. Ces mesures faites en se basant sur la métallicité permettent d’identifier des fusions avec des galaxies naines (facteur 10 avec la masse de la VL)
Conclusion
Cette conférence a été riche en contenu et en ouverture sur des résultats encore partiels et si le satellite Gaia a fini sa mission, ce n’est que le début pour les Astrophysiciens qui travailleront sur le sujet pendant encore des années.
Le support de présentation est disponible pour nos adhérents en zone privée
Nous remercions chaleureusement notre conférencière pour son intervention et ses explications passionnantes!
@Fabrice B