Où est Gaia ?
19/02/2015. Gaia a maintenant démarré sa deuxième orbite autour du point de Lagrange L2 et la figure ci-dessous montre le chemin parcouru par Gaia sur le ciel depuis 13 mois. Pendant ces 13 mois, la position de Gaia sur le ciel a en effet été régulièrement mesurée par les membres du réseau GBOT (Gaia’s Ground Based Optical Tracking network). Voir ci-dessous pourquoi observer Gaia depuis le sol ?
Cette image du ciel, en coordonnées écliptiques, montre les étoiles visibles à l’œil nu (plus brillantes que la magnitude 6.0 ) du Catalogue Hipparcos. Le trajet de Gaia est tracé en différentes couleurs selon les dates d’observation : les premiers jours à partir du 25 décembre 2013 sont en noir et en violet, les observations les plus récentes, de janvier 2015, sont en rouge. Les trous dans les mesures correspondent à des périodes de pleine lune ou de mauvais temps. Le 19 février 2015, Gaia était à 1,445 millions de km de la Terre.
Voir Gaia Image of the Week du 19/02/2015.
15/03/2014. Dans le cadre des tests de mise en route de Gaia (commissioning) pour tenter de faire un diagnostic de la lumière parasite détectée ces dernières semaines, deux changements d’orientation ont été effectués successivement le 27 février puis les 6-7 mars 2014. Dans les deux cas, l’orientation de Gaia par rapport au soleil a été modifiée, d’abord de 45° à 0°, c’est à dire avec les panneaux solaires et le bouclier thermique directement face au soleil, puis ramenée à 45°. Gaia est beaucoup plus brillante lorsque le bouclier thermique est directement face au soleil que lorsque que l’axe de rotation du satellite est ramené à 45°. On voit très clairement ces variations lumineuses dans les deux observations montrées ci-dessous.
Manœuvre de la nuit du 6 au 7 mars 2014, observée par P. Dupouy et J. Laborde de l’Observatoire amateur de Dax. Les observations ont été effectuées avec un télescope de 30 cm pendant 9 heures d’affilée. Voir la mosaïque de photos ci-dessous : le début des observations le 6 mars est en haut à droite, avec l’axe de rotation de Gaia à 45°, la fin des observations le 7 mars est en bas à gauche, avec l’axe de rotation de Gaia à 0°.
Manœuvre du 27 février 2014, observée par Peter Veres et Bryce Bolin depuis le Mauna Kea à Hawaii. Les photos successives, prises pendant une demi-heure, montrent le changement de luminosité de Gaia : c’est l’objet brillant au centre du champ qui se déplace vers le bas (double-cliquer sur l’image pour faire redémarrer l’animation). Voir les détails (en anglais) sur http://blogs.esa.int/gaia/2014/03/04/gaia-tilt-watched-from-earth/.
Les deux photos ci-dessous, prises à 6,5 minutes d’intervalle, montrent Gaia se déplaçant dans un champ d’étoiles. Ces observations ont été effectuées par le VST (Very Large Survey Telescope) à l’ESO (European Southern Observatory) au Chili le 23 janvier 2014 :
Pourquoi observer Gaia depuis le sol ? Aussi étrange que cela puisse paraître a priori, Gaia va avoir besoin de s’appuyer sur un réseau de télescopes au sol pour atteindre la précision incroyable de quelques micro-secondes de degrés sur ses mesures astrométriques. En complément des méthodes habituelles de suivi des satellites utilisées par le centre d’opérations de l’ESA à Darmstadt (l’ESOC), l’observation astrométrique du satellite, depuis le sol, va apporter des données précieuses.
En effet, l’orbite parcourue par Gaia doit être connue avec une très grande précision : 150 m sur sa position et 2,5 mm/s sur son mouvement. Un groupe spécial du Consortium d’Analyse des données de Gaia (DPAC = Data Processing and Analysis Consortium) a été créé dès 2008 : le GBOT, pour Ground Based Orbit Tracking. L’équipe de GBOT doit fournir chaque jour la position de Gaia. Elle s’est exercée en observant les satellites WMAP et Planck, eux-aussi en orbite autour du point de Lagrange L2. Voir aussi la page Gaia sur son orbite qui illustre comment un satellite au point L2 suit la Terre dans son mouvement orbital autour du Soleil.
Dans ce but, l’équipe a développé toute une infrastructure, des méthodes d’observation et de traitement des données dédiées à ces observations très particulières. Les principaux télescopes impliqués sont le télescope de 2m de Liverpool situé aux Canaries sur l’île de La Palma et le réseau de télescopes "Las Cumbres Optical Global Telescope Network" qui comprend des instruments au Chili, Afrique du Sud, Australie et Texas, auxquels s’ajoute un télescope de l’ESO, le VST au Chili. Ces observations sur le VST, télescope de 2,6 m, équipé de OmegaCam, caméra de 268 mégapixels, sont le résultat d’une collaboration étroite entre l’ESO et l’ESA. A partir de 2012, des observations radio à très longue base (VLBI) ont aussi été impliquées.
Pour permettre ces observations, un outil interactif a été développé au SYRTE, à l’Observatoire de Paris, pour calculer l’éphéméride de Gaia sur son trajet vers L2 puis sur son orbite. Cet outil permet de faire une carte de champ montrant la position de Gaia dans le ciel pour différentes longitudes et latitudes (sur la Terre) et différentes tailles du champ de d’observation. Il donne des éphémérides détaillées : position sur le ciel, vitesse de déplacement en seconde d’arc par minute et direction du déplacement (angle de position) en degré, distance à la Lune, Azimuth et distance zénitale, magnitude R.
Cet outil est disponible en ligne : GBOT, pour Ground-Based Optical Tracking of Gaia.
Toutes ces activités sont coordonnées depuis Heidelberg, avec une participation importante de l’Observatoire de Paris où les données sont analysées et archivées. Voir le blog de Martin Altmann (en anglais).
Le satellite a aussi été photographié depuis le sol durant son voyage vers L2 et jusqu’à sa mise en orbite définitive. Sa magnitude est maintenant beaucoup plus faible que pendant la première nuit après le lancement : magnitude R de l’ordre de 20,5. Voir les photos du satellite prises le jour de son lancement et suivants.