Réaliser la carte de notre galaxie en 3D : c'est le tour de force qu'est en train de réaliser le stellite Gaïa, assemblé chez Airbus et supervisé par le CNES à Toulouse. En huit années de mission, cette merveille de technologie a déja cartographié 1,8 milliard d'étoiles, et ce n'est pas fini.
Notre galaxie, la Voie Lactée, est une "galaxie spirale barrée" : elle a fusionné avec une autre galaxie il y a 10 milliards d'années (à peu de choses près). Ces informations, ainsi que le mouvement de 1 milliard 800 millions d'étoiles, nous les devons au satellite astrométrique Gaïa, assemblé et supervisé à Toulouse.
Décidé en l'an 2000 par l'agence spatiale européenne (ESA) la mission Gaïa a été lancée en décembre 2013 : depuis son déploiement opérationnel en août 2014, ce satellite aux capacités exceptionnelles a entrepris de réaliser la carte de notre galaxie en 3D. En 8 années de mission, cette merveille de technologie a déja cartographié 1,8 milliard d'étoiles... et ce n'est pas fini.
Un téléscope spatial made in Toulouse
Gaïa a été conçu à Toulouse : il a été assemblé par Airbus et est en grande partie supervisé par le CNES, le Centre National d'études spatiales. Après son lancement, ce téléscope spatial a été placé en orbite sur le "point de Lagrange" L2, situé à 1,5 million de kilomètres de la terre.
Depuis ce point d'observation privilégié, car pratiquement immobile dans l'espace, il scrute consciencieusement les étoiles de notre galaxie : sa mission devait s'achever en 2018 mais la qualité de sa conception et de sa réalisation a permis de la prolonger jusqu'en 2022.
A terme, l'exploit de Gaïa aura été d'être capable de suivre le mouvement de 1,8 milliard d'objets célestes (étoiles, galaxies etc) en photographiant la position de chacun d'entre eux à 60 reprises, de quoi réaliser une carte en 3D de notre galaxie d'une précision inégalée.
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En effet leur lumière se refléchit sur deux miroirs, orientés vers un capteur de très grande taille situé au centre du satellite, et protégé par une coiffe des micrométéorites : le tout constitue une sorte d'appareil photo géant lancé dans l'espace.
Des milliards de photos et de données
Ce satellite a été construit dans une céramique spéciale, du carbure de silicium, conçu pour résister aux variations de températures extrêmes sans se déformer.
La mission de Gaia est de réaliser une véritable carte de notre galaxie. A sa précision hors normes pour pointer vers les étoiles, s'ajoute une exceptionnelle finesse de traitement des données recueillies.
Il se mesure aujourd'hui avec les grands centres de calcul mondiaux en terme de stockage : 8,2 Po d’espace partagé et une bande passante de 100 Go/s ! Et les besoins n’arrêtent pas de grandir. La mission GAIA à elle seule nécessite près de 6000 milliards d’opérations par seconde. pic.twitter.com/vvOnyvpx3K
— CNES (@CNES) December 2, 2019
Toutes ces informations sont ensuite envoyées sur Terre et c'est à Toulouse encore, au Centre National d'études spatiales, qu'une partie d'entre elles sont analysées.
Ici ce ne sont pas des astronomes qui travaillent mais des ingénieurs maison. Leur rôle : développer des programmes informatiques pour vérifier les hypothèses de 400 chercheurs dans le monde entier
Gaïa est capable non seulement de mesurer la profondeur, autrement dit si les étoiles observées sont plutôt proches ou plutôt lointaines ; leur couleur de spectre, si elles sont jaunes comme le soleil, bleue ou rouge ; ainsi que leur vitesse de déplacement.
Pour réaliser toutes ces opérations, 6000 coeurs de calcul sont installés en batterie dans des armoires climatisées : l'équivalent de plus de 2500 ordinateurs, capables d'analyser les 100 Téraoctets de données envoyés par le téléscope spatial. Cette sorte de supercalculateur a déjà permis aux chercheurs de répertorier avec précision 1.8 milliard d'étoiles, leur emplacement, leur distance et leurs mouvements.
Chacune a donc déjà été observée plusieurs dizaines de fois : de quoi obtenir une carte dynamique en trois dimensions de la Voie Lactée. Depuis le début de sa mission, Gaïa en est déjà à sa 3ème publication d'une cartographie en 3D et d'un catalogue de ses découvertes : même si sa mission devrait s'achever en 2022, les scientifiques continueront de travailler sur ses données jusqu'en 2030.
