Une nouvelle étude de la Voie lactée révèle des milliards d’objets, aidant à cartographier notre environnement en trois dimensions

Le Dark Energy Camera Plane Survey 2 (DECaPS2) est sorti. Il s’agit de la deuxième publication de données de DECaPS, et l’enquête contient plus de 3 milliards d’objets dans la Voie lactée. Comme le montre l’image principale, il y a tellement d’étoiles qu’il semble qu’il n’y ait pas d’espace entre elles.

Tout au long de la majeure partie de l’histoire humaine, la nature de la Voie lactée nous a déconcertés. Aristote pensait qu’elle résultait de la inflammation de la haute atmosphère terrestresemblable à la façon dont les comètes produisent des queues. Le célèbre érudit persan Al-Biruni pensait que la Voie lactée était composée d’innombrables fragments d’étoiles nébuleuses. Il existe d’innombrables autres idées sur ce qu’aurait pu être la Voie lactée.

Notre compréhension moderne de la Voie lactée est extrêmement détaillée. Les études à grande échelle de la galaxie ont joué un rôle énorme dans notre compréhension croissante de la Voie lactée. La mission Gaia de l’ESA, une enquête en cours sur la Voie lactée, a collecté des données détaillées sur plus d’un milliard d’étoiles, y compris leurs âges, masses, compositions chimiques, couleurs, températures et teneur en métal.

DECaPS2 apportera-t-il une contribution similaire ? C’est possible, sur la base de données brutes uniquement.

“Lorsqu’il est combiné avec des images de Pan-STARRS 1, DECaPS2 complète une vue panoramique à 360 degrés du disque de la Voie lactée…”

Edward Schlafly, co-auteur de l’article, Space Telescope Science Institute.

Un nouvel article dans The Astrophysical Journal Supplement décrit la nouvelle publication de données. Il s’intitule “The Dark Energy Camera Plane Survey 2 (DECaPS2) : plus de ciel, moins de biais et de meilleures incertitudes.” L’auteur principal est Andrew K. Saydjari, étudiant diplômé à l’Université de Harvard et chercheur au Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.

DECaPS2 contient 3,32 milliards d’objets construits à partir de 34 milliards de détections. Les détections sont en 21 400 expositions qui ont ajouté jusqu’à 260 heures de temps d’obturation ouvert avec la caméra à énergie noire (DECam) à l’observatoire de Cerro Tololo. Sur les 3,32 milliards d’objets, environ 2 milliards sont des étoiles. Il a fallu deux ans et produit plus de 10 téraoctets de données. Les premier ensemble de données a été publié en 2017 et contenait 2 milliards d’objets, dont la plupart étaient également des étoiles.

L’enquête se concentre sur le disque galactique, où se trouvent la plupart des étoiles et de la poussière de la galaxie. Mais la forte densité rend la région difficile à observer. Le DECam Plane Survey surmonte ce problème en effectuant des “levés photométriques profonds couvrant une large gamme de longueurs d’onde (optique à NIR)”.

Les astronomes ont publié une étude gargantuesque du plan galactique de la Voie lactée.  Le nouvel ensemble de données contient un nombre impressionnant de 3,32 milliards d'objets célestes - sans doute le plus grand catalogue de ce type à ce jour.  L'enquête est ici reproduite en résolution de 4000 pixels pour être accessible sur des appareils plus petits.  Crédit : DECaPS2/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/E.  Slawik Traitement d'image : M. Zamani & D. de Martin (NOIRLab de la NSF)
Les astronomes ont publié une étude gargantuesque du plan galactique de la Voie lactée. Le nouvel ensemble de données contient un nombre impressionnant de 3,32 milliards d’objets célestes – sans doute le plus grand catalogue de ce type à ce jour. L’enquête est ici reproduite en résolution de 4000 pixels pour être accessible sur des appareils plus petits.
Crédit : DECaPS2/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/E. Traitement d’images slaves : M. Zamani & D. de Martin (NOIRLab de la NSF)

“L’une des principales raisons du succès de DECaPS2 est que nous avons simplement pointé une région avec une densité d’étoiles extraordinairement élevée et avons fait attention à identifier les sources qui apparaissent presque les unes sur les autres”, a déclaré Saydjari. “Cela nous a permis de produire le plus grand catalogue jamais réalisé à partir d’une seule caméra, en termes de nombre d’objets observés.”

Les deux versions de données combinées couvrent 6,5% du ciel nocturne et s’étendent sur 130 degrés de longueur. C’est 13 000 fois plus grand que la zone de la pleine lune. Bien que 6,5 % puisse ne pas sembler beaucoup, c’est le cas. C’est encore plus impressionnant lorsqu’il est combiné avec d’autres relevés du ciel.

“Lorsqu’il est combiné avec des images de Pan-STARRS 1, DECaPS2 complète une vue panoramique à 360 degrés du disque de la Voie lactée et atteint en outre des étoiles beaucoup plus faibles”, explique Edward Schlafly, chercheur au Space Telescope Science Institute géré par AURA et un co -auteur de l’article. “Avec cette nouvelle enquête, nous pouvons cartographier la structure tridimensionnelle des étoiles et de la poussière de la Voie lactée avec des détails sans précédent.”

“Les astronomes se pencheront sur ce portrait détaillé de plus de trois milliards d’étoiles dans la Voie lactée pour les décennies à venir.”

Debra Fischer, directrice de division des sciences astronomiques à la NSF.

Le plan galactique est difficile à observer. Nous y sommes intégrés, et quand nous regardons vers le centre, nous regardons à travers notre bras de la Voie Lactée, à travers le disque central et au-delà, dans les bras spiraux de l’autre côté. Ce n’est pas seulement qu’il y a des centaines de millions d’étoiles – peut-être bien plus – dans cette vue. C’est également là que se trouve la majeure partie de la poussière.

L’image montre à quel point les sombres couloirs de poussière sont beaux et intrigants, mais ils sont également problématiques. Ils absorbent la lumière des étoiles et peuvent même bloquer entièrement les étoiles faibles. Il existe également de nombreuses nébuleuses diffuses, et leur lumière interfère avec les mesures de la lumière des étoiles individuelles. Le grand nombre d’étoiles est également un défi car elles peuvent se chevaucher.

Mais comprendre le disque central est essentiel pour comprendre la Voie lactée. L’observation dans l’infrarouge permet de surmonter certains des défis liés à l’observation du disque. Le traitement innovant des données aide également. L’équipe derrière l’enquête a trouvé un moyen de prédire l’arrière-plan de chaque étoile. Cela a permis de minimiser plus facilement les effets des étoiles qui se chevauchent et des nébuleuses diffuses dans les images.

« C’est une véritable prouesse technique. Imaginez une photo de groupe de plus de trois milliards de personnes, et chaque individu est reconnaissable ! » dit Debra Fischer, directrice de division des sciences astronomiques à la NSF, l’une des agences qui exploite DECam. “Les astronomes se pencheront sur ce portrait détaillé de plus de trois milliards d’étoiles dans la Voie lactée pour les décennies à venir. C’est un exemple fantastique de ce que les partenariats entre les agences fédérales peuvent réaliser.

“Depuis mon travail sur le Sloan Digital Sky Survey il y a deux décennies, je cherchais un moyen de faire de meilleures mesures sur des arrière-plans complexes”, a déclaré Douglas Finkbeinerprofesseur au Centre d’astrophysique, co-auteur de l’article et chercheur principal du projet. “Ce travail a réalisé cela et plus encore!”

Vous pouvez explorer les données et les images DECaPS dans le Legacy Survey Viewer.  Crédit image : legacysurvey.org
Vous pouvez explorer les données et les images DECaPS dans le Legacy Survey Viewer . Crédit image : legacysurvey.org

Il y a un siècle, nous ne savions même pas qu’il existait d’autres galaxies. Lorsque les astronomes ont vu la galaxie d’Andromède et d’autres galaxies spirales, ils ont pensé qu’elles faisaient partie de la Voie lactée. Ils les appelaient nébuleuse spirale. Maintenant, nous savons mieux. Nous savons également que la Voie lactée est constituée à 90 % de matière noire et que la galaxie n’est pas plate ; il est déformé à cause des grands et petits nuages ​​de Magellan qui le tirent. Nous savons qu’il y a un trou noir géant qui se cache dans le centre galactique appelé Sagittaire A-star. Nous savons également que les galaxies deviennent si grandes en consommant et en fusionnant avec d’autres galaxies.

Des relevés astronomiques à grande échelle du ciel ont aidé les astronomes à faire certaines de ces découvertes, et DECaPS promet de nous propulser vers des avancées similaires. La première publication de données a contribué à des conclusions très intéressantes. Un exemple est un papier 2018 qui a identifié un ancien amas globulaire pauvre en métaux dans le renflement galactique. C’était inhabituel puisque la plupart des amas globulaires se trouvent dans le halo galactique. Maintenant, grâce à DECaPS et à d’autres, nous connaissons beaucoup plus de globulaires dans le renflement.

La deuxième publication de données conduira sans aucun doute à de nombreuses autres découvertes et à un enrichissement de nos connaissances sur le plan galactique. “Combiné avec PS1, cela complète l’imagerie comparable de l’ensemble du plan galactique essentiel pour sonder les étoiles, le gaz et la poussière de notre galaxie”, écrivent les auteurs. Tous les produits de données de l’enquête “… devraient fournir une ressource riche et adaptable pour la communauté, facilitant une variété d’études sur la Voie lactée”, expliquent-ils.

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Nous avons de la chance car notre galaxie, la Voie lactée, est un bon modèle pour comprendre les galaxies en général. Environ la moitié des étoiles de l’Univers se trouvent dans des galaxies assez similaires à la nôtre. Bien que rien ne puisse être supposé, il est raisonnable d’affirmer qu’une grande partie de ce que DECaPS nous dit sur la Voie lactée aura une incidence sur d’autres galaxies.

Les astronomes se sont efforcés de comprendre les galaxies et comment elles se sont formées et ont évolué. La façon la plus complète de les étudier est d’effectuer de vastes relevés d’étoiles comme celle-ci. Qui sait ce que les chercheurs trouveront dans toutes ces données ?

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