Décembre 2013 : le soleil se découvre un nouveau satellite. Le petit dernier se nomme Gaia. Sa mission : défricher une galaxie aussi proche que méconnue, la nôtre. Et nous aider à mieux comprendre l’univers…

50 milliards de données : c’est ce que nous envoie chaque jour le satellite européen Gaia, cet explorateur des confins de notre galaxie. Il aura fallu pas moins de 3 années pour commencer à décrypter cette énorme masse d’informations, grâce à des logiciels complexes dont certains ont été conçus par le Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM). Votre ordinateur, lui, aurait mis des centaines d’années pour réaliser ce travail…

Cartographier la galaxie

Confortablement calé autour du « point de Lagrange » à 1,5 millions de kilomètres de nous - l’endroit précis du système Soleil-Terre où les forces d’attraction des deux corps s’équilibrent – Gaia observe, répertorie, calcule. Et nous fait progresser à bonds de géant dans la connaissance de la Voie lactée. Car la plupart des objets observés par le satellite étaient mal connus à ce jour : « Gaia a recueilli des données sur 1,15 milliard d’étoiles. C’est gigantesque ! Jusqu’ici, on ne connaissait les distances que de 100 000 étoiles environ », s’enthousiasme Gérard Jasniewicz, astronome au LUPM.
Objectif premier de la mission Gaia : mesurer les positions, les distances et les mouvements des objets célestes à l’intérieur de la galaxie. L’enjeu est de taille : « il s’agit d’établir une carte en trois dimensions, la plus précise jamais obtenue. Et donc de comprendre la structure même de notre galaxie », précise Fabrice Martins, lui aussi astronome au LUPM.
Une galaxie qui reste largement méconnue. Pourquoi ? Tout d’abord parce qu’elle est gigantesque. Une idée de sa taille ? Si nous pouvions voyager à la vitesse de la lumière, il nous faudrait environ 100 000 ans pour la traverser de part en part… « Avec Gaia, nous allons pouvoir cartographier avec précision toutes les étoiles brillantes de notre galaxie situées à moins de 30 000 année-lumière » précise Gérard Jasniewicz.

Machine à remonter le temps

Si la Voie lactée est mal connue, c’est aussi parce que nous en faisons partie. « C’est paradoxal : par certains aspects, on connaît moins bien la Voie lactée que certaines autres galaxies, reprend Fabrice Martins. Il nous manque le recul nécessaire pour s’en faire une idée globale. De nombreuses étoiles nous sont cachées par des nuages de gaz et de poussières qui forment un rideau impénétrable aux télescopes ».
Eclat, position, vitesse des étoiles : sur ces données fondamentales, le satellite européen et ses multiples instruments (lire encadré) ont beaucoup à nous apprendre. Dans cet immense chantier, la tâche dévolue au LUPM est cruciale : travailler sur les « vitesses radiales » des étoiles – leur vitesse d’approche ou de recul. « Gaia va aussi dévoiler l’éclat intrinsèque des étoiles, et donc leur masse : ce sont des données déterminantes pour les caractériser » poursuit Fabrice Martins.
Un moyen de mieux connaître ces brillantes populations – étoiles bleues, blanches, jaunes, oranges, rouges, naines, géantes, supergéantes... – qui peuplent notre galaxie. De nombreux chercheurs du LUPM, qui travaillent sur la classification des étoiles, attendent avec impatience ces résultats qui leur permettront de vérifier hypothèses, modèles et théories. Ils ne sont pas les seuls. Gaia fait rêver la communauté scientifique mondiale, qui aura librement accès à toutes les données du projet. Et qui espère voir bientôt s’ouvrir des horizons nouveaux, dans de nombreuses disciplines…

Horizons nouveaux

Explorateur et cartographe de notre galaxie, Gaia en est aussi l’archéologue. Les vitesses, les déplacements, mais aussi l’âge des étoiles ou encore leurs compositions chimiques : autant d’éléments qui donnent de précieuses indications sur le passé de la galaxie, et la façon dont elle s’est formée. « Un télescope, c’est une machine à remonter le temps ! » résume Gérard Jasniewicz.
A la fin de sa mission, qui doit durer jusqu’en 2020 mais pourrait bien être prolongée, le satellite Gaia aura fait progresser nos connaissances tous azimuts, nous ouvrant les yeux sur beaucoup de sujets : quasars, exoplanètes, astéroïdes, autres galaxies… Cette encyclopédie galactique permettra même de vérifier à très grandes échelles les effets de la gravitation universelle. Et donc de tester jusqu’aux lois fondamentales de la physique. Une encyclopédie si vaste que les scientifiques se réjouissent à l’avance de la quantité de sujets d’études qu’elle offre… et qu’il ne restera plus qu’à explorer.

« Révolutionnaire »

Le projet Gaia, c’est « plus d’objets cartographiés, plus précisément et plus loin », résument les scientifiques. Un satellite « révolutionnaire » qui observe quotidiennement 50 millions d’étoiles.
Doté de deux télescopes, ce concentré de technologie est également équipé de 106 capteurs : l’équivalent d’un appareil photo d’une résolution d’un milliard de pixels. 450 scientifiques issus de 25 pays européens travaillent sur ce projet mené par l’ESA (agence spatiale européenne).

(C) ESA-ATG medialab background ESO-S. Brunier