Vous avez sûrement déjà essayé de prendre une photo d’un élément à faible lumière, mais lorsque vous étiez à proximité d’une autre source de lumière plus brillante (par exemple, un phare), votre image était un échec total puisque vous ne pouvez voir qu’une seule lueur brillante. C’est exactement ça le même problème rencontré par les astronomes à la recherche de petites étoiles ou planètes faibles à côté d’une étoile brillante.
Pour résoudre ce problème, une équipe internationale d’astronomes dirigée par Thomas Winterhalder, scientifique à l’Observatoire européen austral (ESO), a commencé à rechercher dans le catalogue préparé par Gaia (télescope spatial de l’ESA), Quoi rassemble des centaines de milliers d’étoiles soupçonnées d’avoir un compagnon.
Bien que les objets compagnons ne soient pas suffisamment brillants pour être vus directement par Gaia, leur présence provoque de petites oscillations dans les trajectoires des étoiles hôtes les plus brillantes, que seul Gaia peut mesurer.
En combinant les données du télescope spatial Gaia de l’ESA avec l’instrument GRAVITY de l’ESO sur Terre, les scientifiques ont pu capturer le premiers signaux lumineux des sombres compagnons de huit étoiles lumineuses jusqu’ici invisibles, selon les publications de l’ESA.
Technique d’interférométrie
Dans le catalogue d’orbites stellaires de Gaia, l’équipe a identifié huit étoiles à cibler GRAVITY, l’interféromètre avancé dans le proche infrarouge du Very Large Telescope de l’ESO, à Cerro Paranal, Chili. LA GRAVITÉ combine la lumière infrarouge de différents télescopes pour capturer les détails les plus fins des objets faiblesOuidans une technique appelée interférométrie.
Cette technique est prometteuse, car elle ouvre la possibilité de capturer des images de planètes en orbite proche de leurs étoiles hôtes.
“Nous avons montré qu’il est possible de capturer l’image d’un compagnon faible, même lorsqu’il orbite très près de son hôte brillant”, explique Thomas. « Cette réalisation souligne la synergie remarquable entre Gaia et GRAVITY. Seul Gaia peut identifier des systèmes aussi petits qui abritent une étoile et un compagnon « caché ». Après, GRAVITY peut prendre le contrôle pour imager l’objet le plus petit et le plus faible avec une précision sans précédent.
Compagnons des étoiles restés cachés
Grâce à l’œil exceptionnellement aiguisé et sensible de GRAVITY, l’équipe a capté le signal lumineux des huit compagnons, dont sept étaient jusqu’alors inconnus. Trois de ces compagnons sont de très petites étoiles pâles, tandis que les cinq autres sont des naines brunes. Il s’agit de objets célestes situés entre les planètes et les étoiles: plus massive que les planètes les plus lourdes, mais plus légère et plus faible que les étoiles les plus légères.
L’une des naines brunes détectées dans cette étude orbite autour de son étoile hôte à la même distance que la Terre et le Soleil. C’est la première fois qu’une naine brune peut être directement capturée si près de son étoile hôte.
Les petits compagnons déduits des observations de Gaia se trouvent généralement dans petits angles de séparation de quelques dizaines de millisecondes d’arcde la taille d’une pièce d’un euro environ, vu à une distance de 100 kilomètres.
“Dans nos observations, les données Gaia agissent comme une sorte de signal”, poursuit Thomas. « La partie du ciel que nous pouvons voir avec GRAVITY est très petite, nous devons donc savoir où regarder. L’incomparable et Les mesures précises de Gaia sur les mouvements et les positions des étoiles sont essentielles pour pointer notre instrument GRAVITY dans la bonne direction dans le ciel.
Gaia et GRAVITY forment ensemble une grande équipe
La complémentarité de Gaia et GRAVITY va au-delà de l’utilisation des données Gaia pour planifier des observations de suivi et permettre des détections. En combinant les deux ensembles de données, les scientifiques ont pu « peser » des objets célestes individuels séparément et différencier la masse de l’étoile hôte et celle de son compagnon respectif.
GRAVITY a également mesuré le contraste entre l’étoile compagnon et l’étoile hôte. à diverses longueurs d’onde dans l’infrarouge. Combinées aux estimations de masse, ces connaissances a permis à l’équipe d’évaluer l’âge des coéquipiers. Étonnamment, deux des naines brunes se sont révélées moins lumineuses que ce à quoi on pourrait s’attendre compte tenu de leur taille et de leur âge. Une explication possible à cela pourrait être que les nains eux-mêmes ont un compagnon encore plus petit.
À la chasse aux exoplanètes
Dans une étude précédente, Les astronomes ont utilisé les données de Gaia et d’un autre observatoire au sol pour capturer l’image d’une exoplanète géante gazeuse.. Cette planète orbite autour de son étoile hôte à environ 17 fois la distance de la Terre au Soleil, traçant un angle dans le ciel considérablement plus large que la séparation typique des compagnons imagée par GRAVITY dans ce nouveau résultat.
Mais avec cette découverte récente, après avoir démontré la puissance du réseau Gaia-GRAVITY, les scientifiques espèrent désormais traquer d’éventuelles planètes compagnes des étoiles répertoriées dans le catalogue Gaia.
« La capacité de détecter les petits mouvements de paires proches dans le ciel est unique à la mission Gaia. Le prochain catalogue, qui sera disponible dans le cadre de la quatrième publication de données (DR4), contiendra une collection encore plus riche d’étoiles avec des compagnons potentiellement plus petits », explique Johannes Sahlmann, scientifique Gaia de l’ESA. “Ce résultat ouvre de nouvelles voies dans la recherche de planètes dans notre galaxie et promet de nous donner un aperçu de nouveaux mondes lointains.”
Référence d’actualité:
Combiner Gaia et GRAVITY : Caractérisation de cinq nouveaux compagnons substellaires directement détectés est publié dans Astronomie et astrophysique . DOI : 10.1051/0004-6361/202450018.
