gov-civil-vilareal.ptA quelle distance sont les Pléiades ?
>J'ai beaucoup écrit récemment sur la mission Gaïa , mais comme excuse la récente sortie d'une énorme quantité de données de deuxième génération de l'observatoire spatial est révolutionnant beaucoup de connaissances astronomiques de base.
Cela vous semble grandiose ? Eh bien, ce n'est pas exagéré ! Gaia mesure avec précision les positions, les mouvements et les couleurs de plus d'un milliard d'étoiles . Il n'y a presque aucun moyen de le faire sans renverser une ou deux prémisses de base.
Par exemple, Polaris est un genre spécial d'étoile que nous utilisons pour trouver les distances par rapport aux autres galaxies, et Gaia a aidé à déterminer à quelle distance elle se trouve – la base même de notre échelle de distance cosmique – mieux que jamais. Il a trouvé un amas d'étoiles qui nous était auparavant inconnu et a résolu un vieux mystère concernant une étoile double apparente qui a été une douleur dans le cou des astronomes amateurs pendant des décennies.
C'est juste un avant-goût, un grignotage, un amuse-bouche . Il y en a beaucoup plus, et bon sang, j'ai une pile de notes pour plus d'articles. Mais il y en avait un particulier mystère que j'avais hâte que Gaia résolve, un mystère qui se prépare depuis de nombreuses années et qui est en fait assez important. Et c'est simple de demander :
A quelle distance sont les Pléiades ?
Simple à demander, mais difficile – très difficile – de répondre avec un certain degré de précision. Les astronomes tentent de répondre à cette question depuis longtemps, et les choses allaient bien jusqu'à ce que tout à coup, elles ne se passent pas bien du tout. Différentes méthodes donnent des réponses différentes, et une mission récente qui était censée aider à aggraver les choses. J'espérais vraiment que Gaia mettrait le clou dans le cercueil de cette énigme, et c'est peut-être le cas… mais à certains égards, je crains que les choses soient devenues plus étranges.
Une magnifique image profonde des Pléiades, un amas d'étoiles à proximité. Crédit: Robert Gendler
OK, d'abord : Les Pleaides*est un amas d'environ 1 500 étoiles dans la constellation du Taureau. Les plus brillants d'entre eux forment une forme de louche distinctive (et sont généralement confondus avec la petite Ourse) et ont à peu près la même luminosité, ce qui en fait un spectacle charmant et saisissant. Des jumelles révèlent des dizaines d'étoiles et un télescope des centaines.
L'ensemble des étoiles se trouve à environ 440 années-lumière, ce qui en fait l'un des plus proches amas d'étoiles pour nous, c'est pourquoi c'est si évident dans notre ciel.
C'est cool pour un tas de raisons. Toutes les étoiles d'un amas naissent à peu près au même moment et du même matériau, donc les différences d'apparence (luminosité, etc.) sont probablement dues à leur seule masse. Cela rend la compréhension de leur vieillissement beaucoup plus simple. Les Pléiades étant très proches, même les membres les plus faibles peuvent être bien observés, ce qui est beaucoup plus difficile pour les amas plus éloignés, et nous aide également à comprendre ce qui se passe à l'extrémité la plus légère de l'échelle de masse. Vous obtenez une vue plus complète de la tout amas, pas seulement les étoiles les plus brillantes et les plus faciles à voir, et cette idée peut permettre de mieux comprendre tous les amas.
La distance à l'amas est importante, car vous pouvez alors obtenir des nombres absolus, comme la luminosité des étoiles. Mais cette distance aux Pléiades n'est pas bien déterminée. Diverses méthodes ont été utilisées pour essayer d'obtenir la distance jusqu'à l'amas, certaines donnant une distance d'environ 415 années-lumière du centre de l'amas, d'autres 470. C'est une large plage. Même en tenant compte de la taille physique de l'amas, qui dépasse largement les 50 années-lumière, c'est une grande incertitude.
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On espérait que cela serait résolu une fois pour toutes lorsque le satellite Hipparcos s'est lancé en affaires au début des années 90. Mais lorsque les données des Pléiades sont revenues, elles ont trouvé une distance de 380 années-lumière, bien plus proche que les résultats précédents. Même après un grand recalibrage des données Hipparcos, la distance calculée était inférieure à presque toutes les autres méthodes. C'est presque certainement dû à une erreur systématique dans les données Hipparcos, mais cette polémique dure encore aujourd'hui .
Entrez Gaïa. Avec sa précision sans précédent, il devrait, littéralement, remettre les Pléiades à sa place.
Et c'est le cas ! Mais alors les choses deviennent bizarres.
Guillaume Abramson , un astronome du Centro Atómico Bariloche, du CONICET et de l'Instituto Balseiro en Argentine, a examiné les résultats de Gaia pour l'amas et a récemment publié ses découvertes†. Je l'ai contacté au sujet de son travail, et nous en discutons depuis quelques semaines maintenant, en essayant d'interpréter les résultats.
Brièvement, il a utilisé les données Gaia pour isoler les membres de l'amas, en utilisant diverses méthodes pour ignorer les étoiles de premier plan et d'arrière-plan (une méthode qui avait été utilisée dans une étude précédente utilisant des données Gaia de première génération , pour la cohérence). Il a trouvé près de 1600 étoiles. En regardant leurs distances de la Terre et en prenant la moyenne - qui devrait donner le centre à l'amas - il a obtenu une distance au centre de l'amas de 445,5 années-lumière . Boom! Ceci est cohérent avec les mesures antérieures utilisant d'autres méthodes, près du milieu d'entre elles en fait, et semble clairement montrer que la mesure d'Hipparcos est erronée.
Mais…
Regardez ce qui se passe lorsque vous créez une boîte à moustaches 3D des positions des étoiles :
Un tracé 3D des positions de 1600 étoiles des Pléiades ; les axes étiquetés sur le dessus sont la position dans le ciel, et le troisième axe sur le côté est la distance de la Terre (en parsecs ; 1 pc = 3,26 années-lumière). Notez que l'amas est allongé et que les étoiles les plus brillantes sont toutes du côté proche de l'amas. Crédit : Guillermo Abramson
Plusieurs choses sautent aux yeux. La boîte est affichée à environ 150 années-lumière de côté, mais en raison de la contrainte qu'Abramson a imposée à sa recherche de membres, l'amas est beaucoup plus petit que cela, il n'occupe donc que la partie centrale de la figure (la taille de la boule représente la luminosité, donc plus grosse boule = étoile plus brillante).
Pourtant, vous pouvez voir que le cluster semble être allongé ! C'est tout de suite un résultat intéressant ! Une forme allongée avait été évoquée dans des recherches antérieures , donc c'est chouette. J'admets aussi que j'ai immédiatement soupçonné que l'axe, la direction de l'allongement, semblait pointer directement vers nous (dans ce graphique, la direction vers la Terre est vers le bas). Je n'aime pas les coïncidences ! Y aurait-il quelque chose qui ne va pas avec les données ?
Il se trouve que j'ai été contacté il n'y a pas longtemps par Chris Anderson , le spécialiste de la production et coordinateur de l'observatoire du Faulkner Planetarium en Idaho. Il avait lu mes articles précédents sur Gaia et avait noté que la nouvelle version des données pourrait aider à résoudre le problème de distance des Pléiades ! Je lui ai dit que j'y travaillais déjà et que l'allongement de la grappe était un problème potentiel.
Puis il m'a dit quelque chose que je ne savais pas : Beaucoup de grappes sont allongées , et en plus, ils sont allongés de telle manière qu'ils pointent vers le centre de la galaxie ! Ce n'est pas une coïncidence : la gravité de la galaxie peut étirer l'amas, tirant sur les étoiles plus proches du centre galactique plus fort que les étoiles du côté opposé - c'est ce qu'on appelle le marée galactique , et bien qu'il soit faible, il peut être suffisant sur la taille d'un cluster pour l'allonger.
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J'ai immédiatement vérifié les coordonnées des Pléiades, et bien sûr, elles sont situées assez près de l'opposé du centre galactique de nous. Donc, si la Voie lactée étire l'amas, vous attendre cet allongement pour pointer vers nous. Du point de vue des Pléiades, nous sommes dans le ciel juste à côté du centre galactique !
Alors ça m'a fait me sentir mieux. Mais alors quelque chose d'autre de bizarre est apparu. Et c'est lié. Regardez à nouveau l'intrigue. Les étoiles les plus brillantes sont les plus grosses boules. Vous voyez quelque chose d'étrange à leur sujet ?
Ils semblent tous tomber le long d'une ligne sur le côté proche de l'amas, dirigé directement vers nous.
C'est assez étrange. Le fait que toutes les étoiles soient sur une ligne pointant vers nous pourrait être lié à la marée galactique, mais je ne peux pas penser à un scénario physique où les étoiles les plus brillantes se trouveraient toutes d'un côté de l'amas, et si loin de la centre. Habituellement, les étoiles les plus massives (qui sont les plus brillantes) tombent vers le centre de l'amas. Chaque fois que deux étoiles ou plus se croisent en orbite autour du centre de l'amas, l'effet net est que les étoiles moins massives se déplacent vers la périphérie de l'amas et les plus massives tombent vers le centre. C'est appelé frottement dynamique et c'est un processus assez bien compris. C'est donc un casse-tête.
Quand j'ai vu ça, je me suis demandé si c'était réel. Peut-être qu'il y a quelque chose dans les données qui donne l'impression que toutes les étoiles brillantes étaient du côté proche de l'amas !
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D'après des travaux antérieurs, je sais que Gaia a du mal à obtenir des mesures pour les étoiles très brillantes ; ils inondent les détecteurs de lumière et rendent difficile la mesure précise de leurs positions. La Pléiade la plus brillante, Alcyone, est juste à cette limite, il est donc susceptible d'avoir une assez grande incertitude sur sa distance. Et en fait, lorsque vous regardez la mesure réelle et la barre d'erreur, Alcyone pourrait être n'importe où de 364 à 465 années-lumière de nous ! Son plus probable être du côté proche de l'amas, mais il pourrait aussi être de l'autre côté.
Cependant, les autres Pléiades brillantes - Atlas, Electra, Maia, Merope, Taygeta, Pleione et Asterope - ont toutes des incertitudes beaucoup plus faibles, et semblent en fait reposer sur ce côté de la grappe. C'est donc le contraire de ce à quoi vous vous attendriez, et je n'ai pas de réponse facile pour cela. Abramson et moi en avons longuement discuté, mais nous ne savons pas quoi en penser ; il en a même parlé sur son propre blog . Peut-être qu'un examen plus approfondi des données ou une analyse plus approfondie des interactions des étoiles entre elles révélera une solution à ce casse-tête.
L'amas des Pléiades traverse un nuage de gaz et de poussière, le réchauffant suffisamment pour qu'il brille dans l'infrarouge, où il a été vu par l'observatoire astronomique WISE. Crédit: NASA/JPL-Caltech/UCLA
Une idée très originale : peut-être que les membres les plus brillants... ne le sont pas. Les membres, c'est. Il se trouve que l'amas passe très près d'un nuage sombre de gaz et de poussière, qui est éclairé par les étoiles les plus brillantes des Pléiades ; vous pouvez le voir dans les images du cluster. Ce n'est qu'une coïncidence ; les mesures des mouvements de l'amas et du gaz montrent qu'ils se déplacent dans des directions différentes, ils ne sont donc pas liés. Mais on peut se demander si les étoiles les plus brillantes ne font pas non plus partie de l'amas et, par coïncidence, se trouvent juste à côté d'elle dans le ciel.
Cela me frappe comme extrêmement peu probable. Ils ont à peu près le même mouvement propre (mouvement dans le ciel) que l'amas lui-même, ce qui indique qu'ils sont très susceptibles d'en faire partie. Certaines des étoiles les plus brillantes ont des mouvements un peu éloignés du mouvement global de l'amas (tout comme dans une volée d'oiseaux, un ou deux oiseaux peuvent se déplacer un peu plus vite ou plus lentement ou dans une direction légèrement différente des autres) mais pas assez pour que je crie 'j'accuse !' Vous vous attendez à cela dans un amas d'étoiles où elles interagissent gravitationnellement. Certains seront tirés et tirés dans des directions différentes. Ce que nous voyons là pourrait être juste cette distribution normale des vitesses.
Alors voilà. Il semble que nous connaissions maintenant la distance jusqu'au centre des Pléiades et que nous puissions donc en déterminer beaucoup mieux d'autres propriétés... mais des mystères assez intéressants subsistent. Espérons que cela et d'autres études conduiront à une compréhension physique plus approfondie de la nature de l'amas, et expliqueront également pourquoi les étoiles les plus brillantes semblent s'aligner pour nous. J'aimerais beaucoup savoir pourquoi !
* Techniquement, ce mot est pluriel et le singulier est Pléiade, mais il est également utilisé comme nom de groupe ou collectif, il est donc au singulier. Alors peut-être À quelle distance sont les Pléiades ? n'est pas aussi simple à demander que je le pensais. Au moins grammaticalement.
† Il les publia dans le Notes de recherche de l'American Astronomical Society , où les astronomes peuvent publier rapidement de brefs articles (moins de 1 000 mots) sur des éléments de recherche intéressants. Je note qu'il n'est pas évalué par des pairs. Considérez cela comme une annonce de la recherche plutôt que comme un document complet à part entière.
