30 Août 2016

Mission

Objectifs scientifiques

Pour la communauté scientifique, l'apport de Gaia touchera de nombreux domaines de l'astronomie :

Cartographie de la Galaxie

La précision des mesures inégalée à ce jour permettra d'obtenir une vision tridimensionelle de notre galaxie, permettant de consolider les modèles de formation et la dynamique des galaxies, en particulier leur formation initiale, avec les mécanismes d'accrétion.

Physique stellaire

Les recherches sur la vie des étoiles, leur formation, et la dynamique de leur formation au sein des galaxies pourront avancer considérablement grâce à ces données.

Matière noire

Les mesures de Gaia identifieront précisément les traces de perturbation gravitationnelle provoquées par la matière noire, permettant ainsi d'affiner la connaissance de sa distribution.
Le grand nombre de mesures très précises sur plusieurs catégories d'objets (Quasars entre autres) permettront d'affiner les systèmes de référence utilisés dans tous les domaines de l'astronomie.

Planètes extrasolaires (~ MJ, astrométrie et transit photométriques)

Bien que ce ne soit pas dans sa mission principale, Gaia pourra apporter sa contribution au grand chantier de la recherche de planètes extrasolaires grâce à la précision des mesures photométriques et astrométriques.
On s'attend à la découverte de 10 à 20 000 exo-planètes : la méthode du transit pourra être utilisée pour 5 000 d'entre elles puisque chaque objet doit être vu environ 100 fois durant la mission.

Physique fondamentale

La mesure de la courbure des rayons lumineux par effet gravitationnel sera effectuée avec une précision inégalée, permettant d'affiner les paramètres de la théorie de la Relativité Générale
( ~ 5 x 10-7 , ~ 2 x 10-4).

Ciel vu du point L2 en ecliptique

Système solaire (classification, masses, orbites)

Par le nombre et la précision des mesures, la connaissance des petits objets du système solaire sera grandement améliorée, permettant ainsi d'affiner le modèle des systèmes planétaires.

Mission

La mission d'astrométrie de Gaia pourrait s'appeler "super Hipparcos" : ce satellite lancé en 1989 a permis de localiser 120 000 étoiles à 1 milli-arcseconde près. Gaia fait 10 000 fois mieux en quantité, et 100 fois mieux en précision.

Astrométrie globale d'extrême précision

Gaia observe 1,3 milliard objets d'une magnitude inférieure à 20.7 dont 350 millions sont de magnitude inférieure à 18 parmi lesquelles 35 millions sont de magnitude inférieure à 15.

Leur position sur la sphère céleste sera obtenue avec une précision de :

  • 7µas pour les objets de magnitude <12
  • 25µas pour les objets de magnitude <15
  • 300µas pour les objets de magnitude <20

Leur vitesse radiale sera mesurée avec une précision de 2 à 10 km/s pour les objets de magnitude <17

Une mission unique avec trois instruments

Au cours de son trajet dans le plan focal de l'instrument, chaque objet observé traverse trois types de détecteurs : le premier détecte et positionne l'objet (Sky Mapper), le deuxième effectue la mesure photométrique, et le troisième nommé RVS (Radial Velocity Spectrometer) effectue une mesure spectroscopique.

bpc_gaia-plan-focal.png
bpc_gaia-integration-charge-utile.png

Couverture largement uniforme du ciel

La rotation continue du satellite sur lui-même (spin) et sa rotation autour du soleil au cours de l'année permettent à Gaia de scruter quasi uniformément la voûte céleste permettant un échantillonnage régulier sur cinq ans avec environ 100 observations par objet. Ces multiples mesures permettront une vision dynamique des objets observés, en particulier la détermination des orbites.

Cette animation montre le satellite Gaia tournant dans l'espace et scannant le ciel, en rotation lente, il balaye de ses deux télescopes toute la voute céleste de manière à réaliser quatre rotations complètes par jour. © ESA - C. Carreau
Cette animation montre le satellite Gaia tournant dans l'espace et scannant le ciel, en rotation lente, il balaye de ses deux télescopes toute la voute céleste de manière à réaliser quatre rotations complètes par jour. © ESA - C. Carreau
(format MP4 - ~37 Mo)

Mission de relevé sans sélection autre que la magnitude

Gaia est équipé d'un système de détection interne et autonome : à la différence d'Hipparcos dont les observations étaient ciblées à partir d'un catalogue d'objets connus, Gaia observera tous les objets dans son champ de vue, permettant ainsi d'en découvrir de nouveaux.