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Le télescope spatial Gaia bouscule la science des astéroïdes – ScienceDaily

La mission spatiale européenne Gaia a produit une quantité sans précédent de données nouvelles, améliorées et détaillées sur près de deux milliards d’objets dans la Voie lactée et l’univers environnant. Le Gaia Data Release 3 de lundi a révolutionné notre connaissance du système solaire, de la Voie lactée et de ses galaxies.

La mission spatiale Gaia de l’ESA construit une carte 3D ultra-haute résolution de notre Voie lactée, observant près de deux milliards d’étoiles, soit environ un pour cent de toutes les étoiles de notre galaxie. Gaia a été lancé en décembre 2013 et a collecté des données scientifiques à partir de juillet 2014. Le lundi 13 juin, l’ESA a publié les données de Gaia dans Data Release 3 (DR3). Des chercheurs finlandais ont été fortement impliqués dans la libération.

Les données de Gaia permettent, par exemple, de dériver les orbites des astéroïdes et des exoplanètes et leurs propriétés physiques. Les données aident à révéler l’origine et l’évolution du système solaire et de la Voie lactée dans le futur et aident à comprendre l’évolution du système stellaire et des planètes et notre place dans l’univers.

Gaia tourne lentement sur son axe en environ six heures et se compose de deux télescopes spatiaux optiques. Trois instruments scientifiques permettent une détermination précise des positions et des vitesses des étoiles, ainsi que des propriétés spectrales. Gaia est située à 1,5 million de kilomètres de la Terre dans la direction opposée au Soleil, en orbite autour du Soleil avec la Terre près de ce qu’on appelle le Point Lagrangien Soleil-Terre L2.

Gaia DR3 le 13 juin 2022 était une mission à travers l’astronomie. Environ 50 articles scientifiques sont publiés à l’aide de DR3, dont neuf sont consacrés à souligner le potentiel exceptionnellement important de DR3 pour les recherches futures.

Les nouvelles données DR3 comprennent, par exemple, les compositions chimiques, les températures, les couleurs, les masses, la luminosité, les âges et les vitesses radiales des étoiles. DR3 comprend le plus grand catalogue d’étoiles binaires de la Voie lactée, plus de 150 000 objets du système solaire, en grande partie des astéroïdes mais aussi des satellites de planètes, ainsi que des millions de galaxies et de quasars en dehors de la Voie lactée.

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« Il y a tellement de développements révolutionnaires qu’il est difficile d’en distinguer une et l’avancée la plus significative. Sur la base de Gaia DR3, des chercheurs finlandais vont changer la perception des astéroïdes de notre système solaire, des exoplanètes et des étoiles de notre Voie lactée, ainsi que galaxies elles-mêmes, y compris la Voie lactée et ses galaxies satellites.De retour sur notre planète, Gaia produira un cadre de référence ultra-précis pour la navigation et le positionnement, déclare le professeur universitaire Kari Moinonen de l’Université d’Helsinki.

Gaïa et les astéroïdes

Une multiplication par dix du nombre d’astéroïdes signalés dans Gaia DR3 par rapport à DR2 signifie qu’il y a eu une augmentation significative du nombre de rencontres rapprochées entre les astéroïdes détectés par Gaia. Ces rencontres rapprochées peuvent être utilisées pour estimer la masse des astéroïdes et nous nous attendons à une augmentation significative du nombre de masses d’astéroïdes qui seront dérivées à l’aide de l’astrométrie Gaia DR3, en particulier lorsqu’elle est combinée avec l’astrométrie obtenue par d’autres télescopes.

Dans le calcul traditionnel de l’orbite de l’astéroïde, l’astéroïde est supposé être un corps ponctuel et sa taille, sa forme, sa rotation et ses propriétés de diffusion de la lumière de surface ne sont pas prises en compte. Cependant, l’astrométrie Gaia DR3 est si précise que le déplacement angulaire entre le centre de masse de l’astéroïde et le centre de la région éclairée par le soleil visible par Gaia doit être calculé. Basé sur Gaia DR3, le décalage est adopté pour l’astéroïde (21) Lutetia (Fig. 2). La mission spatiale Rosetta de l’ESA a imagé Lutetia en vol le 10 juillet 2010. Avec l’aide des images Rosetta Lutetia et des observations astronomiques terrestres, la période de rotation, l’orientation du pôle de rotation et le modèle de forme détaillé ont été dérivés. Lorsque la modélisation physique est intégrée au calcul orbital, les erreurs systématiques sont supprimées et, contrairement au calcul conventionnel, toutes les observations peuvent être intégrées à la solution orbitale. Ainsi, l’échelle astronomique Gaia fournit des informations sur les propriétés physiques des astéroïdes. Ces propriétés doivent être prises en compte à l’aide de modèles physiques ou de modèles d’erreurs empiriques pour l’astrométrie.

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Gaia DR3 inclut, pour la première fois, des observations spectroscopiques. Le spectre mesure la couleur de la cible, c’est-à-dire la luminosité à différentes longueurs d’onde. Une caractéristique particulièrement intéressante est que la nouvelle version contient environ 60 000 spectres d’astéroïdes de notre système solaire (Fig. 3). Le spectre des astéroïdes contient des informations sur leur composition et, par conséquent, sur leur origine et l’évolution de l’ensemble du système solaire. Avant Gaia DR3, il n’y avait que quelques milliers de spectres d’astéroïdes disponibles, donc Gaia doublera la quantité de données de plus d’un ordre de grandeur.

Gaïa et les planètes extérieures

Gaia devrait produire des découvertes de jusqu’à 20 000 exoplanètes géantes en mesurant l’effet de leur gravité sur le mouvement de leurs étoiles hôtes. Cela permettra de trouver pratiquement toutes les exoplanètes de type Jupiter dans le voisinage solaire au cours des prochaines années et de déterminer à quel point les structures de type système solaire sont courantes. La première découverte de ce type par l’échelle astronomique de Gaia était une exoplanète géante autour d’Epsilon Indy A, qui correspond à l’exoplanète de type Jupiter la plus proche à seulement 12 années-lumière. La première de ces découvertes est possible parce que l’accélération observée dans les levés de vitesse radiale peut être combinée avec les données de mouvement de Gaia pour déterminer les orbites et les masses planétaires.

Gaïa et les Galaxies

La résolution à la microseconde de Gaia DR3 fournit des mesures précises du mouvement des étoiles, non seulement dans notre Voie lactée, mais aussi dans les nombreuses galaxies satellites qui l’entourent. Grâce au mouvement des étoiles dans la Voie lactée elle-même, nous pouvons mesurer avec précision leurs masses, et avec le mouvement approprié des satellites, nous pouvons maintenant déterminer avec précision leurs orbites. Cela nous permet d’examiner le passé et l’avenir du système de la Voie lactée. Par exemple, nous pouvons savoir lesquelles des galaxies entourant la Voie lactée sont de vrais satellites et lesquelles ne font que passer. Nous pouvons également vérifier si l’évolution de la Voie lactée est cohérente avec les modèles cosmologiques, et en particulier si les orbites du satellite correspondent au modèle standard de la matière noire.

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Gaïa et référentiels

Le référentiel céleste international, ICRF3, est basé sur la position de quelques milliers de quasars déterminée par interférométrie fondamentale très longue (VLBI) aux longueurs d’onde radio. ICRF3 est utilisé pour obtenir les coordonnées des corps célestes et pour déterminer les orbites des satellites. Les quasars de l’ICRF3 sont également des points fixes dans le ciel qui peuvent être utilisés pour déterminer à tout moment la direction exacte de la Terre dans l’espace. Sans ces informations, par exemple, le positionnement par satellite ne fonctionnera pas.

Les données de Gaia contiennent environ 1,6 million de quasars, qui peuvent être utilisés pour créer un cadre de référence céleste plus précis en lumière visible au lieu du cadre actuel. À l’avenir, cela aura un impact sur la précision du positionnement des satellites et des mesures des satellites d’exploration de la Terre.