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Contenu du premier catalogue Gaia : Gaia DR1

09/09/2016. Cette page présente le contenu du premier catalogue Gaia, Gaia DR1. Les données de ce premier catalogue seront disponibles à partir du 14 Septembre 2016 à 12h30 CEST, à l’adresse suivante : archives.esac.esa.int/gaia.

Propriétés de Gaia DR1

Gaia DR1 a été obtenu à partir d’observations effectuées entre le 25 Juillet 2014 et le 16 Septembre à 2015, soit seulement 14 mois d’observations. Il contient quatre sous-ensembles :

  • un "petit" (!) sous-ensemble d’environ 2 millions d’étoiles en commun avec les Catalogues Hipparcos et Tycho-2, appelé TGAS (Tycho-Gaia astrometric solution). Pour ces étoiles, appelées sources primaires, les observations de Gaia ont été combinées aux positions obtenues par Hipparcos il y a 23 ans et publiées dans les catalogues Hipparcos et Tycho-2. Grâce à ce grand intervalle de temps, les mouvements des étoiles sur le ciel et les distances de celles-ci ont pu être calculés. Les incertitudes typiques sur les positions sont d’environ 0.3 milliseconde de degré (mas) et d’environ 1 mas par an sur les mouvements propres. Les distances obtenues sont 3 fois plus précises que celles d’Hipparcos et pour 20 fois plus de sources ;
  • un grand (très grand !) sous-ensemble contenant plus d’un milliard de sources, appelées secondaires, pour lesquelles seulement magnitudes (en bande G) et positions sont disponibles dans ce premier catalogue intermédiaire. Ces positions préliminaires sont déjà extrêmement précises, avec une précision variant d’environ 0.5 mas (ou mieux) pour les étoiles les plus brillantes à environ 15 mas pour les plus faibles. La précision sur les magnitudes va de une milli-magnitude ou mieux pour les étoiles les plus brillantes à environ 0.03 magnitude pour les plus faibles. Ces précisions, même si elles sont loin des performances finales attendues de Gaia, feront déjà de ce catalogue préliminaire la carte la plus précise et la plus détaillée de l’ensemble du ciel jamais réalisée ;
  • un sous-ensemble d’environ 3200 étoiles variables, Céphéides et RR Lyrae, observées de façon répétitive pendant les 4 premières semaines d’observations scientifiques. En effet, du 25 juillet au 22 août 2014, Gaia a observé le ciel avec un mode de balayage particulier, tous les grands cercles balayés passant par les pôles écliptiques et recouvrant une partie externe du Grand Nuage de Magellan. Ces observations très particulières ont permis d’obtenir les courbes de lumières des Céphéides et RR Lyrae observées dans cette région du ciel ;
  • 2152 quasars de référence (utilisés actuellement pour définir le repère de référence céleste), avec des précisions sur les positions de 0.2 à une mas.

Distribution en magnitude

La distribution en magnitude de l’ensemble des sources de Gaia DR1 est montrée sur la figure ci-dessous à gauche, ainsi que celles du sous-ensemble des étoiles Hipparcos et de celles de Tycho-2 (étoiles Hipparcos exclues). L’étoile la plus brillante du catalogue Gaia DR1 a une magnitude G = 3.2. La majorité des sources a une magnitude entre 11.2 et 21. La limite des observations systématiques est de 20.7 et les magnitudes des quelques dizaines d’étoiles plus faibles que G=21 sont probablement erronées.

Distribution des étoiles de TGAS sur le ciel

La figure ci-dessous à droite montre la distribution des étoiles de TGAS sur le ciel, en coordonnées équatoriales. On y distingue clairement les traces du balayage du ciel par Gaia et les zones encore très imparfaitement couvertes par ces 14 mois de données.

Limitations de ce catalogue

Même si ce premier catalogue est déjà une avancée remarquable par rapport aux précédents catalogues, toute utilisation qui en faite doit tenir compte du fait qu’il a été obtenu à partir de seulement 14 mois de données. En conséquence, il n’est pas complet pour diverses raisons, dont les principales sont les suivantes :

  1. il manque beaucoup d’étoiles très brillantes et d’étoiles à la limite du survey ;
  2. les étoiles avec moins de 5 observations ont été supprimées ;
  3. dans les zones très denses en étoiles (au-dessus d’environ 400 000 étoiles par degré-carré) la magnitude limite est plus brillante de plusieurs magnitudes ;
  4. il manque les étoiles très rouges ou très bleues ou avec un grand mouvement propre ;
  5. la résolution angulaire de Gaia DR1 n’est pas optimum et il manque des composantes d’étoiles doubles pour des séparations entre composantes plus faibles que 4 secondes de degré ;
  6. les paramètres astrométriques de TGAS sont encore entachés d’erreurs systématiques dues à la mauvaise couverture du ciel. Elles sont d’environ 0.3 mas pour les parallaxes.

Et, bien sûr, avec 14 mois de données seulement, la précision sur les données de Gaia DR1 est bien moins bonne que ce qui est attendu des versions suivantes du catalogues et, en particulier, de la version définitive, prévue vers 2022 (à confirmer). Tout utilisateur de ces données doit tenir compte des remarques et recommandations détaillées ci-dessous.

Remarques essentielles au sujet de l’utilisation des paramètres astrométriques

  • toutes les sources ont été traitées comme si elles étaient simples. L’effet éventuel d’un mouvement orbital a été ignoré ;
  • il est possible que le zéro global des parallaxes soient entaché d’un décalage de ± 0.1 mas ;
  • les corrélations entre paramètres astrométriques peuvent être significatives sur de grandes surfaces du ciel. Les utilisateurs doivent prendre en compte la matrice de covariance complète ;
  • il y a des erreurs systématiques qui dépendent de la couleur des étoiles.

Recommandations

  • ajouter systématiquement aux erreurs aléatoires sur les parallaxes indiquées dans Gaia DR1 une erreur systématique ±0.3 mas ;
  • être attentif au fait que faire une moyenne des parallaxes pour des étoiles concentrées dans un petite région du ciel (typiquement un amas d’étoiles) ne réduira pas l’incertitude sur l’ensemble des étoiles considérées.

Plus de détails sur Gaia DR1, en anglais.

Le calendrier prévisionnel des publications suivantes est disponible ici, en anglais.