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Gaia FPR : Omega Centauri

Omega Centauri est l’amas globulaire le plus grand de la Galaxie. Il est situé dans la constellation du Centaure et contient de l’ordre de 10 millions d’étoiles. Les données publiées le 10 octobre 2023 sont nouvelles et uniques par deux aspects :

  • elles apportent des positions, mouvements propres et magnitudes G très précises pour plus de 500 000 étoiles du centre de l’amas globulaire, non détectées par Gaia auparavant, comblant ainsi un trou dans les données Gaia pour cette région extrêmement dense du ciel,
  • elles sont le résultat d’un nouveau mode d’observation, seulement prévu à l’origine pour calibrer le champ principal : ces observations utilisent les données SIF (Service Interface Function images) obtenues par les CCDs des deux premières colonnes du plan focal de Gaia, le repéreur d’objets (Sky Mapper).

Figure 1 : Étoiles d’Omega Centauri dans Gaia DR3, de magnitudes G 18 à 21 (à gauche), étoiles de DR3 et du FPR (à droite). Ces 526 587 nouvelles sources comblent le trou de DR3, zone d’extrême densité, non mesurable dans les champs astrométriques et photométriques de Gaia : il apparait en blanc sur la figure de gauche. © ESA/Gaia/DPAC. License : CC BY-SA 3.0 IGO. Remerciements : Alexey Mints and Katja Weingrill.

En effet, le mode d’observation standard de Gaia ne permet pas d’observer des étoiles dans les zones les plus denses du ciel : celui-ci utilise de petites fenêtres de lecture allouées à une seule étoile. Cette méthode atteint ses limites dans les zones où la densité stellaire dépasse environ 1 million d’objets par degré2 dans le champs astrométrique, 700 000 dans le champs photométrique. Avec le mode d’observation particulier utilisé ici, les images à deux dimensions du repéreur d’étoiles sont transmises au sol. Ce mode d’observation ne peut être utilisé que dans des zones très restreintes du ciel à cause de la très grande quantité de données ainsi collectées.

De l’ensemble des images ainsi transmises au sol sont extraites les positions relatives et les luminosités des étoiles détectées. Les positions sont raccordées au repère de référence matérialisé par les positions des étoiles de Gaia DR3 et les magnitudes sont calibrées grâce aux observations de Gaia DR3 pour les étoiles communes. Les mouvements propres sont ensuite déterminés à partir des positions obtenues à différentes époques.

Figure 2a, à gauche : Comparaison des incertitudes sur les positions (alpha et delta) pour Gaia DR3 et Gaia FPR dans le champ très dense de Omega Centauri. Même si les positions de Gaia DR3 sont nettement plus précises que celles qui sont obtenues par cette nouvelle méthode d’observation, ces dernières sont encore plus précises que une milliseconde d’arc jusqu’à magnitude G=18. © ESA/Gaia/DPAC. Alexey Mints, Katja Weingrill, Zuzanna Kostrzewa-Rutkowska, EAS 2023 Annual Meeting
Figure 2b, à droite : Image d’Omega Centauri vu par Gaia en combinant les données de Gaia DR3 et Gaia FPR. © ESA/Gaia/DPAC. License : CC BY-SA 3.0 IGO. Remerciements : Stefan Jordan, Katja Weingrill, Alexey Mints, Tineke Roegiers. The visualisation was performed with "Gaia Sky", developed by Toni Sagristà.

Les 66 premiers mois de données Gaia (soit la durée de la mission nominale) ont ici été utilisés, produisant la carte la plus complète d’Omega du Centaure jamais établie, avec environ un demi-million d’étoiles. C’est aussi le champ le plus dense du Catalogue Gaia.

Dans Gaia DR4, prévu au plus tôt pour la fin 2025, les étoiles de huit autres régions très denses du ciel seront publiées : la Fenêtre de Baade et Sagittarius I dans la région du bulbe de notre Galaxie, les amas globulaires 47 Tuc (NGC 104), M22 (NGC 6656), NGC 4372 et M4 (NGC 6121), ainsi que les deux Nuages de Magellan.

Adapté de : Omega Centauri, a globular cluster bursting with stars, © ESA/Gaia/DPAC, Tineke Roegiers, Katja Janßen, Alexey Mints, Jos de Bruijne

Références