Pour la plupart d’entre nous, les innombrables points lumineux du ciel nocturne ressemblent à des étoiles. Mais en fait, certains de ces points lumineux sont en réalité des planètes, voire des galaxies entières, situées à des milliards d’années-lumière. Ce que vous voyez dépend de la distance qui vous sépare de la Terre. C'est pourquoi mesurer les distances exactes des objets célestes est un objectif important pour les astronomes et l'un des plus grands défis auxquels ils sont actuellement confrontés.
Une équipe d'astronomes utilise la sismologie des astéroïdes, l'étude des oscillations stellaires, pour mesurer avec précision la distance entre une étoile et la Terre. Leur équipe a étudié des milliers d’étoiles et vérifié les mesures de l’univers proche de la mission Gaia.
La mission Gaia est essentielle pour cartographier près de 2 milliards d’étoiles, et l’EPFL utilise les recherches en sismologie des astéroïdes pour améliorer encore la mission Gaia. Cette méthode innovante compare les mesures de Gaia avec les données sismiques d'astéroïdes, améliorant ainsi la précision des mesures de distance céleste et apportant une contribution significative à la recherche astronomique et aux futures missions spatiales.
C’est dans cette optique que l’Agence spatiale européenne (ESA) a lancé il y a dix ans la mission Gaia. Les données collectées par le satellite Gaia ouvrent une fenêtre sur l'univers proche, fournissant des mesures astronomiques de près de 2 milliards d'étoiles, comme leur position, leur distance à la Terre et leur mouvement.
À l'EPFL, le groupe de recherche Standard Candles and Distances dirigé par le professeur Richard Anderson vise à mesurer l'expansion actuelle de l'univers et considère Gaia comme un outil précieux. Il a déclaré : « Grâce à l'amélioration considérable de la précision de Gaia par rapport à son prédécesseur, la mission Hipparcos de l'ESA, le nombre d'étoiles pour lesquelles la parallaxe a été mesurée a été multiplié par dix. Aujourd'hui, les scientifiques utilisent la parallaxe pour calculer la distance des étoiles. devient plus petit à mesure qu'on s'éloigne.
Mesure parfaite de la parallaxe
Malgré le grand succès de Gaia, la mesure de la parallaxe est complexe et il reste encore quelques petits effets systématiques qui doivent être vérifiés et corrigés pour exploiter tout le potentiel de la parallaxe de Gaia. Des scientifiques de l'EPFL et de l'Université de Bologne en Italie ont étudié cette question en effectuant des calculs sur plus de 12 000 étoiles géantes rouges oscillantes - l'échantillon d'étoiles le plus grand et le plus précisément mesuré à ce jour.
"Nous avons mesuré le biais de Gaia en comparant la parallaxe rapportée par le satellite avec la parallaxe que nous avons mesurée pour les mêmes étoiles en utilisant l'astéroïdométrie", a déclaré Sania Khan, scientifique du groupe d'Anderson et premier auteur d'une étude publiée aujourd'hui dans Astronomy & Astrophysics.
Tout comme les géologues utilisent les tremblements de terre pour étudier la structure de la Terre, les astronomes utilisent la sismologie des astéroïdes, en particulier les vibrations et oscillations des étoiles, pour recueillir des informations sur les propriétés physiques des étoiles. Les oscillations stellaires sont mesurées sous forme de minuscules changements d’intensité lumineuse et converties en ondes sonores, produisant un spectre de ces oscillations.
Analyser la « musique » des stars
"Le spectre nous permet de déterminer la distance à l'étoile et ainsi d'obtenir la parallaxe sismique de l'astéroïde", a déclaré Khan. "Dans notre étude, nous écoutons la "musique" d'un grand nombre d'étoiles, dont certaines se trouvent à 15 000 années-lumière !"
Pour convertir les sons en mesures de distance, l’équipe est partie d’un fait simple. La vitesse à laquelle les ondes sonores se propagent dans l’espace dépend de la température et de la densité à l’intérieur de l’étoile. "En analysant le spectre de fréquences des oscillations d'une étoile, nous pouvons estimer sa taille, un peu comme identifier la taille d'un instrument par le son qu'il produit - pensez à la différence de hauteur entre un alto et un violoncelle", a déclaré Andrea Miglio, professeur titulaire au Département de physique et d'astronomie de l'Université de Bologne et troisième auteur de l'étude.
Renforcer les mesures astronomiques
Après avoir calculé la taille de l'étoile, les astronomes déterminent sa luminosité et comparent ce nombre à la luminosité sur Terre. Ils ont combiné ces informations avec des lectures de température et de composition chimique obtenues par spectroscopie pour calculer la distance de l'étoile grâce à une analyse complexe. Enfin, les astronomes ont comparé la parallaxe obtenue lors de ce processus avec la parallaxe rapportée par Gaia pour vérifier l'exactitude des mesures satellite.
"L'astéroïdométrie est le seul moyen dont nous disposons pour vérifier l'exactitude de la parallaxe de Gaia sur l'ensemble du ciel, c'est-à-dire pour examiner les étoiles de faible intensité ainsi que les étoiles de haute intensité", a déclaré Anderson. "L'avenir est prometteur pour ce domaine."
"Les prochaines missions spatiales visant à détecter et à étudier les exoplanètes, telles que TESS et PLATO, utiliseront l'astéroïdométrie et fourniront les ensembles de données requis sur des zones du ciel de plus en plus vastes. Par conséquent, des méthodes similaires à la nôtre joueront un rôle essentiel dans l'amélioration des mesures de parallaxe de Gaia, ce qui nous aidera à déterminer notre place dans l'univers et bénéficiera à de nombreux sous-domaines de l'astronomie et de l'astrophysique. "
Source compilée : ScitechDaily