Deux satellites pour arpenter la Galaxie Oser le Savoir Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Cité des Sciences et de l'Industrie Deux satellites pour arpenter la Galaxie Catherine TURON Observatoire de Paris-Meudon DASGAL / UMR CNRS 8633 DASGAL / UMR CNRS 8633

Où vivons-nous ??? Quel est l'ensemble d'étoiles dans lequel nous vivons ? quelle est sa forme ? quelle est sa dimension ? depuis quand est-il formé ? comment a-t-il évolué ? Est-ce que toutes les étoiles sont comme le Soleil ? Photo Axel Mellinger

Le monde des étoiles et des galaxies Peut-on estimer l'âge d'une étoile ? Ont-elles toutes le même âge ? Qu'y a-t-il d'autre que des étoiles dans une galaxie ? AAT VLT ESO AAT Est-ce que toutes les galaxies sont comme la nôtre ? Comment déterminer la distance d'une galaxie lointaine ? HST HST

A quoi ressemble notre Galaxie ? à un ensemble d'étoiles irrégulier ? elliptique ? sphérique ? en spirale ? avec une barre ?

Le choix du poste d'observation est crucial ! Cette planète est toute sèche, et toute pointue et toute salée. Antoine de Saint-Exupéry

Manque crucial: des distances correctes W. Herschel, 1785 Forme de notre Galaxie dessinée par William Herschel à partir de dénombrements d'étoiles Soleil Hypothèses fâcheuses: les étoiles sont réparties uniformément l'espace interstellaire est transparent on observe jusqu'aux confins du système les étoiles ont toutes la même luminosité absolue Manque crucial: des distances correctes W. Herschel, 1785

Notre Galaxie : quelle est sa forme ? quelle est sa taille ? Au cours des siècles ... 1800 Herschell 1900 Kapteyn Soleil 1915 Shapley 90 kpc Galaxies extérieures petites et proches 9 kpc 30 kpc ~ 100 000 années-lumière

M83 image (with Sun marked) M83 from AAO, by David Malin, m83.jpg notre Soleil pourrait être là

NGC 4565 notre Soleil pourrait être là Disque Bulbe Noyau (~ 3 kpc) notre Soleil pourrait être là Noyau (~ 3 pc) NGC 4565, ngc4565_mclaughlin_big.jpg Needle Galaxy in Coma, William McLaughlin, 50 million light years Amas Globulaires Halo sphérique (> 30 kpc)

La détermination des distances dans l'Univers est, par essence, une tâche impossible P.W. Hodge, 1981

Quelle est la distance des étoiles ? NGC 6712 VLT NGC 3293 AAT

Distance et parallaxe trigonométrique étoiles lointaines étoile proche p D D = R / p La distance D est de 1 parsec si la parallaxe p est de 1 seconde de degré R = 1 unité astronomique (u.a.) Etoile la plus proche : p = 0,7 , D = 1,2 pc R orbite de la Terre

Déplacements sur la sphère céleste : parallaxe trigonométrique et mouvement propre AD Leonis 4.9 pc 0.49 "/an

1 pc = 206 000 u.a. = 3,1 x 1013 km = 3,26 années-lumière Quelques unités utiles L'année-lumière 1 année-lumière = 9,5 x 1012 km Le parsec C'est la distance d'une étoile dont la parallaxe trigonométrique est de 1 seconde de degré. 1 pc = 206 000 u.a. = 3,1 x 1013 km = 3,26 années-lumière L'unité astronomique C'est le rayon de l'orbite circulaire que décrirait autour du soleil une planète de masse négligeable et de révolution 365,256 898 3263 jours 1 u.a. = 149,6 x 106 km Demi-grand axe de l'orbite terrestre = 1,000 000 236 u.a. Vitesse de la lumière c = 299 792,458 km/s

Ordres de grandeur 30 ' 0,001 " une milli-seconde de degré (mas) un personnage sur la Lune une milli-seconde de degré (mas) 0,000 001 " une fleur sur Mars une micro-seconde de degré (mas)

Extinction et rougissement On voit les étoiles à travers des nuages de poussières ou de gaz. Cela entraîne • une diminution de leur luminosité apparente • un rougissement

Deux missions de l'Agence Spatiale Européenne D'Hipparcos à GAIA des mesures de distances et de mouvements si précis que de nombreuses idées en sont ou en seront changées Deux missions de l'Agence Spatiale Européenne Première mission spatiale d'astrométrie, décidée en 1980 Lancée par Ariane le 8 août 1989 Pas sur une orbite géostationnaire ... Des données scientifiques obtenues pendant 37 mois, de novembre 1989 à mars 1993 sur 118 000 étoiles Précision obtenue : 1 mas Catalogue publié en juin 1997 Incluse dans le programme scientifique de l'ESA en octobre 2000 Prévue entre 2010 et 2012 Lancement par Ariane 5 Orbite: à 1,5 million de km, dans la direction opposée Soleil Observation de un milliard d'étoiles pendant 5 ans Précision attendue : 10 mas à V = 15

d'Hipparcos à GAIA jusqu'à la magnitude 12,4 118 000 étoiles dans le voisinage solaire jusqu'à la magnitude 12,4 21 000 distances à mieux que 10%  220 pc photométrie en 3 couleurs pas de vitesses radiales aucune galaxie 1 quasar 48 astéroïdes + 3 satellites confirmation de 5 exo-planètes plus d'un milliard d'étoiles dans toute la Galaxie, et au-delà jusqu'à la magnitude 20-21 220 millions  27 000 pc photométrie en 15 couleurs vitesses radiales 1 à 10 millions de galaxies 500 000 quasars 100 000 à un million d'astéroïdes ~ 30 000 exo-planètes Hipparcos 24 kbits par seconde 1012 bits ~ 1 tera-octet Gaia 20 tera-octets de données brutes 3 mégabits par seconde = 100 fois plus qu'Hipparcos Exoplanétes confirmées par Hipparcos: - transit HD 209458 - masse confirmée plus faible que 15 MJupiter 47 UMa, upsilon And, 14 Her, 16 Cyg B

Les Hyades vues par les parallaxes sol Hipparcos Gaia

Hipparcos a déjà montré  que beaucoup de distances mesurées au sol étaient sous-estimées, de 10 à 15 %  que même les étoiles supposées être à moins de 80 années-lumière du Soleil étaient très mal connues  que la densité locale en étoiles était sur-estimée  que la distance du Grand Nuage de Magellan était encore très mal connue

Hipparcos a déjà montré 47 Tuc  que les distances d'amas globulaires étaient sous-évaluées  que leurs âges étaient sur-évalués (max = 12 à 14 milliards d'années)  contradiction levée entre l'âge de l'Univers et l'âge des objets les plus vieux de notre Galaxie

avec Gaia, on espère obtenir • un recensement complet du voisinage solaire (jusqu'aux naines brunes) • la détection de quelques 30 000 planètes extra-solaires • la luminosité, l'état d'évolution et les caractéristiques physiques d'étoiles de toutes les parties de la Galaxie • la structure et l'histoire de notre Galaxie • une distance précise des Nuages de Magellan • la découverte systématique de tous les objets du système solaire et de tous les objets extragalactiques jusqu'à la magnitude 20 • des tests de la relativité générale

La Galaxie vue par Gaia

Adresses sur la toile Hipparcos http://astro.estec.esa/SA-general/Projects/Hipparcos/hipparcos.html Gaia http://astro.estec.esa/SA-general/Projects/GAIA/gaia.html http://wwwhip.obspm.fr/gaia/ en français Astronomie Amateurs Société Astronomique de France http://www.iap.fr/saf/ Ciel et Espace http://www.cieletespace.fr/ Sky and Telescope http://www.skypub.com/ Photos du ciel ESO http://www.eso.org/outreach/gallery/astro/wfi/ Anglo-australian Observatory http://www.aao.gov.au/htdocs/images/ Hubble Space Telescope http://oposite.stsci.edu/pubinfo/Pictures.html A. Mellinger http://canopus.physik.uni-potsdam.de/~axm/astrophot.html