Gaia EDR3 : le mouvement des étoiles

16/12/2020. Une amélioration majeure de Gaia EDR3 (Gaia Early Data Release 3) par rapport à Gaia DR2 est la précision avec laquelle les mouvements propres (les mouvements sur le ciel) ont été mesurés. Grâce au plus grand nombre d’observations traitées pour Gaia EDR3 et au plus grand intervalle de temps couvert (34 mois, comparés à 22 pour Gaia DR2), la précision des mouvements propres a été améliorée d’un facteur 2 et celle des parallaxes de 30%. De plus, les erreurs systématiques ont été également fortement réduites (d’un facteur ∼ 2,5) et le rattachement au repère de référence Gaia, a, lui aussi, été nettement amélioré. La Figure 1 montre les mouvements propres Gaia EDR3 de 40 000 étoiles situées à moins de 100 parsecs du Soleil sur une période de 400 000 ans. Chaque petite courbe représente le déplacement d’une étoile. Plus une courbe est longue, plus le mouvement propre de l’étoile est grand.

Figure 1 : Mouvements propres Gaia EDR3 de 40 000 étoiles situées à moins de 100 parsecs du Soleil, sur une période de 400 000 ans. Superposés à la Galaxie telle qu’observée par Gaia (chaque point de cette image est une étoile dont la position et la luminosité ont été mesurées par Gaia), sont tracés les déplacements de chacune des 40 000 étoiles. Plus une courbe est longue, plus le mouvement propre de l’étoile est grand.
 

Cette animation montre les déplacements de ces étoiles dans le futur, jusqu’à 1,6 millions d’années, par pas de 80 000 ans.

Ses étapes successives sont expliquées avec les captures d’écran ci-dessous (Figures 2 à 4). L’animation démarre avec la Figure 2 montrant les positions Gaia EDR3 des 40 000 étoiles situées à moins de 100 parsecs (326 années-lumière) du Soleil. Ensuite, comme montré sur la Figure 3, des traits partent de chaque point : ils illustrent les mouvements de chaque étoile sur le ciel en 80 000 ans. Plus les traits sont longs, plus les étoiles se déplacent rapidement sur le ciel. Le mouvement d’une étoile sur le ciel reflète son déplacement apparent par rapport au Système Solaire (notre point d’observation). Il dépend de sa vitesse et de sa distance au Soleil : à vitesse intrinsèque égale, les étoiles proches changent plus rapidement de position sur le ciel que les étoiles lointaines. Il existe aussi des étoiles proches à grande vitesse, telles que celles dont les courbes parcourent un grand angle sur le ciel.

Figure 2, à gauche : Positions sur le ciel des 40 000 étoiles de Gaia EDR3 situées à moins de 100 parsecs. Chaque point montre la position actuelle sur le ciel de chacune de ces étoiles.
Figure 3, à droite : Mouvements sur le ciel des 40 000 étoiles de Gaia EDR3 situées à moins de 100 parsecs. Chaque trait montre le mouvement sur le ciel de chacune de ces étoiles en 80 000 ans. Plus une courbe est longue, plus le mouvement propre de l’étoile est grand. On remarquera quelques étoiles à grand mouvement propre qui parcourent une grande portion de la figure.
 

La Figure 4 montre la situation dans 1.6 million d’années : les étoiles semblent s’être rassemblées sur le côté droit de l’image, alors que le côté gauche en semble vidé. Cela est dû au mouvement du soleil lui-même par rapport au mouvement moyen des étoiles autour de nous. Le mouvement du soleil provoque un mouvement apparent des étoiles dans la direction opposée. Si vous vous imaginez en train de vous déplacer à travers une foule de personnes (qui sont immobiles), alors devant vous, les gens sembleront s’éloigner lorsque vous vous en approchez, tandis que derrière vous, les gens sembleront se rapprocher de plus en plus lorsque vous vous éloignez d’eux. Ainsi, le soleil semble se déplacer vers le quadrant supérieur gauche de la vidéo, tandis qu’il s’éloigne du quadrant inférieur droit.

Figure 4 : Situation dans 1.6 million d’années : les étoiles semblent s’être rassemblées sur le côté droit de l’image, alors que le côté gauche en semble vidé.
 

Grâce à cette précision sans précédent, l’accélération du Système Solaire par rapport aux quasars lointains a pu être déterminé.
 

Remarques sur l’animation :

• Elle ne montre que les mouvements de 40 000 étoiles situées à moins de 100 parsecs du Soleil. En fait, il y a beaucoup plus d’étoiles dans ce proche voisinage solaire (voir Gaia Catalogue of Nearby Stars). Ici seul un sous-ensemble de ces étoiles est montré, choisies aléatoirement parmi celles dont les parallaxes sont connues à mieux que 10 % près et dont la vitesse radiale est disponible dans Gaia EDR3 ;
• Elle ne tient pas compte du fait que, à cause de leurs mouvements dans l’espace, certaines de ces étoiles vont sortir de la sphère de 100 pc autour du Soleil et d’autres vont y entrer.
   

Plus de détail (en anglais) sur le site de l’ESA : Following the Journey of stars across the sky.

Aide de Deep L (www.DeepL.com/Translator (version gratuite)) pour accélérer la traduction, et de https://transparent.imageonline.co/fr/ pour supprimer les arrières-plans des captures d’écran.