En astronomie, nous lançons le terme «année-lumière» apparemment aussi vite que la lumière elle-même voyage. La parallaxe d'une étoile - son minuscule décalage apparent causé une fois par an par notre point de vue mobile sur la Terre - donne sa distance plus fidèlement que toute autre méthode.
Des parallaxes précises d'étoiles proches forment la base de toute l'échelle de distance cosmique jusqu'aux galaxies les plus éloignées. C’est une science cruciale qui est sur le point de faire un bond de géant. L’observatoire tant attendu de l’Agence spatiale européenne - inauguré le 19 décembre 2013 - est maintenant prêt à entamer sa mission scientifique.
L'objectif de Gaia est de créer la carte la plus précise à ce jour de la Voie lactée. Il localisera les emplacements d'un milliard d'étoiles jusqu'à 20e magnitude - près d'un pour cent de toutes les étoiles de la galaxie de la Voie lactée.
"Nous allons ... analyser un milliard - sinon plus - d'étoiles avec les instruments d'astrométrie et de photométrie, mesurant la position et le mouvement de chaque étoile jusqu'à 100 fois plus précisément que le prédécesseur de Gaia, Hipparcos et pour un nombre bien plus grand d'étoiles", a déclaré Giuseppe Sarri, Gaia Project Manager de l'ESA, dans un communiqué de presse.
Bien que l'objectif de Gaia soit d'une simplicité trompeuse, il est impossible de le faire à partir de télescopes au sol où la turbulence de l'atmosphère terrestre est tout simplement trop élevée. Gaia contourne ce problème en étant au-dessus de l'atmosphère terrestre. Il mesurera les distances avec une précision d'au moins 25 microarcsecondes. C'est comme mesurer la largeur apparente d'un cheveu humain à Chicago vu de la distance de New York.
Pour ce faire, Gaia parcourra le ciel à plusieurs reprises, observant chacun de ses milliards d'étoiles en moyenne 70 fois sur cinq ans. Il tournera lentement toutes les six heures, balayant ses deux télescopes à travers le ciel et concentrant la lumière de leurs champs séparés sur le plus grand appareil photo numérique jamais volé dans l'espace, avec près d'un milliard de pixels.
Lorsque les étoiles dérivent à travers la caméra, les positions relatives de toutes les étoiles détectées sont mesurées. Au fil du temps, un réseau complet de positions sera construit, aboutissant éventuellement à une carte 3D très précise.
Gaia est maintenant prêt à entamer sa phase scientifique de cinq ans, mais ce ne serait pas une véritable mission scientifique sans quelques problèmes inattendus.
Un problème découvert au début était le gel de l'eau sur certaines parties de l'optique, provoquant une réduction temporaire de la transmission des télescopes. L'eau était probablement piégée dans le vaisseau spatial avant son lancement et a émergé une fois dans le vide. Le chauffage de l'optique affectée pour éliminer la glace a largement résolu le problème.
Un autre problème est un niveau plus élevé de «lumière parasite» atteignant la caméra de Gaia que prévu avant le lancement. Il semble que ce soit un mélange de lumière provenant du Soleil et passant le pare-soleil de 10 m de diamètre de Gaia et de lumière provenant d'autres objets astronomiques. Cet impact devrait être plus important pour toutes les étoiles faibles observées.
"Cependant, nous optimisons le logiciel embarqué pour atténuer autant que possible l'impact provoqué par ces niveaux de lumière plus élevés en arrière-plan, et nous sommes convaincus que nous ne serons pas loin de notre estimation initiale et quelque peu conservatrice d'étudier 150 millions d'étoiles avec [ le] spectromètre de vitesse radiale, comme prévu », a déclaré Sarri.
Enfin, Gaia contient un appareil laser conçu pour mesurer l'angle de séparation entre ses deux télescopes. Cela est nécessaire pour corriger les variations périodiques attendues causées par les changements thermiques lors de la rotation de Gaia. Bien que le système fonctionne, les variations détectées sont plus importantes que prévu, donc des efforts supplémentaires seront faits pour mesurer avec précision les variations.
Néanmoins, les tests effectués lors de la mise en service ont montré que Gaia peut être plus performant que prévu dans certains cas. D'une part, il peut être possible d'étendre la portée de Gaia à des étoiles encore plus faibles que 20e magnitude, tandis que d'un autre côté, les changements logiciels peuvent permettre à Gaia de mesurer presque toutes les étoiles les plus brillantes du ciel, auparavant exclues comme étant trop lumineuses pour un système aussi sensible.
«La phase de mise en service a été difficile, et bien que certaines activités soient en cours, dans l'ensemble, Gaia est en bonne forme pour tenir sa promesse - tous les objectifs scientifiques fondamentaux sont toujours réalisables, comme espéré», a déclaré Timo Prusti, Project Scientist de l'ESA pour Gaia.
Vous pouvez suivre la mission de Gaia et les résultats scientifiques futurs sur son propre blog.
