84 millions d’étoiles et le compte n'est pas encore fini

Un catalogue de plus de 84 millions d'étoiles

C'est en utilisant une gigantesque image, de neuf gigapixels, du télescope infrarouge VISTA situé à l'Observatoire de Paranal de l'ESO qu'une équipe internationale d'astronomes a constitué un catalogue de plus de 84 millions d'étoiles peuplant les zones centrales de la Voie Lactée.

 Cette énorme base de données renferme au moins dix fois plus d'étoiles que les catalogues antérieurs et constitue un pas important vers la compréhension de notre galaxie. L'image en question apporte aux observateurs une vue incroyable, entièrement zoomable, de la zone centrale de notre galaxie. Elle est si grande que si nous voulions l'imprimer avec la résolution typique d'un livre, elle ferait 9 mètres de long et 7 mètres de haut.

-->

"En observant dans le détail les myriades d'étoiles entourant le centre de la Voie Lactée, nous pouvons avancer notablement dans la compréhension de la formation et de l'évolution, non seulement de notre galaxie, mais également des galaxies spirales en général" explique Roberto Saito (Pontificia Universidad Católica de Chile, Universidad de Valparaíso et The Milky Way Millennium Nucleus, Chili), auteur principal de l'étude.

La plupart des galaxies spirales, y compris notre galaxie, la Voie Lactée, se caractérisent par une grande concentration d'étoiles âgées autour de leur centre que les astronomes appellent le bulbe. Comprendre la formation et l'évolution du bulbe de la Voie Lactée est essentiel pour comprendre la galaxie dans son ensemble. Toutefois, l'obtention d'observations détaillées de cette région n'est guère aisée.

"Les observations du bulbe de la Voie Lactée sont très difficiles car il est obscurci par la poussière," explique Dante Minniti (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Chili), co-auteur de l'étude. "Afin de scruter le coeur de la galaxie, nous devons effectuer les observations dans le domaine infrarouge, moins affecté par la présence de poussières".

Le grand miroir, le large champ de vision et la grande sensibilité des détecteurs infrarouges équipant VISTA, le télescope de 4,1m de l'ESO dédié aux grands sondages dans le visible et l'infrarouge, en font de loin l'instrument le plus approprié pour cette tâche. L'équipe d'astronomes a extrait les données issues du programme "VISTA Variables in the Via Lactea" (VVV) (1), l'un des six sondages publics effectués à l'aide de VISTA. Les données ont été utilisées pour constituer une image couleur d'une taille monumentale de 108 200 par 81 500 pixels contenant pratiquement 9 milliards de pixels. Il s'agit de l'une des plus grandes images astronomiques jamais créées. L'équipe a ensuite utilisé ces données afin de compiler le plus vaste catalogue de la concentration d'étoiles au centre de la Voie Lactée jamais produit (2).

Afin de faciliter l'analyse de ce vaste catalogue, la luminosité de chacune des 84 millions d'étoiles est représentée en fonction de sa couleur, créant ainsi un diagramme couleur-magnitude. Ce diagramme contient au moins dix fois plus d'étoiles qu'il n'y en avait dans les études antérieures et, pour la première fois, un tel diagramme couvre l'ensemble du bulbe galactique. Les diagrammes couleur-magnitude constituent de précieux outils que les astronomes utilisent fréquemment afin d'étudier les différentes propriétés physiques des étoiles telles que leurs températures, leurs masses et leurs âges (3).

"Chaque étoile occupe une zone particulière du diagramme à un moment précis de sa vie. Sa position dépend de sa luminosité et de sa température. Puisque les nouvelles données nous donnent un aperçu complet de l'ensemble des étoiles, nous pouvons effectuer le recensement de toutes les étoiles occupant cette partie de la Voie Lactée" explique Dante Minniti.

Le nouveau diagramme couleur-magnitude du bulbe contient une mine d'informations concernant la structure et le contenu de la Voie Lactée. Parmi les résultats intéressants révélés par cette étude figure le grand nombre de naines rouges peu brillantes. Elles constituent de bonnes candidates autour desquelles rechercher de petites exoplanètes par la méthode des transits (4).

"Ce qui est aussi formidable avec le sondage VVV c'est qu'il s'agit de l'un des sondages publics de l'ESO réalisé avec VISTA. Cela signifie que nous rendons toutes les données accessibles au public au travers de la base d'archives de l'ESO. Nous nous attendons donc à ce que de nombreux autres résultats tout aussi excitants émergent de cette formidable ressource", conclut Roberto Saito.

Notes

(1) Le sondage VVV (Variables VISTA in the Via Lactea) est un sondage public de l'ESO dédié à la couverture du plan méridional et du bulbe de la Voie Lactée au travers de cinq filtres dans le proche infrarouge. Il débuta en 2010 et bénéficie de 1929 heures d'observation sur une période de cinq ans. Via Lactea est le nom latin de la Voie Lactée.

(2) L'image utilisée dans le cadre de ce travail couvre environ 315 degrés carrés du ciel (un peu moins de 1% du ciel tout entier) et les observations ont été effectuées à l'aide de trois filtres infrarouges différents. Le catalogue mentionne les positions des étoiles ainsi que leur luminosité au travers de chacun des filtres. Il contient environ 173 millions d'objets, dont 84 millions sont assurément des étoiles. Les autres objets sont soit trop peu lumineux, soit indistinguables de leurs proches voisins, ou bien encore affectés par d'autres artéfacts, rendant impossible toute étude précise. D'autres encore sont des objets étendus tels que des galaxies distantes.

(3) Un diagramme couleur-magnitude est un graphique qui affiche la luminosité apparente d'un échantillon d'objets en fonction de leur couleur. La couleur est déduite de la comparaison de la brillance des objets au travers de différents filtres. Un tel diagramme est similaire au diagramme de Hertzprung-Russel (HR) bien que ce dernier affiche la magnitude absolue en lieu et place de la luminosité apparente des étoiles et requiert la détermination de leur distance.

(4) La méthode des transits est couramment utilisée pour découvrir des exoplanètes. Elle consiste à rechercher la faible variation de luminosité d'une étoile qui résulte du passage d'une planète devant son étoile et l'éclipse partiellement. Le passage de planètes de petite masse devant des naines rouges de faibles dimensions, souvent de type spectral K et M, se traduit par une variation de luminosité légèrement plus élevée, ce qui facilite la recherche de planètes en orbite autour d'elles.