Les spectres stellaires collectés par l’instrument RVS de Gaia contiennent une foison d’informations sur les propriétés des étoiles de la Voie Lactée. Cette animation, mise en avant sur le site web de l'ESA, illustre la diversité des spectres observés et notamment la présence de diverses absorptions (appelées raies) atomiques et moléculaires.
La présence (ou l’absence) ainsi que le profil de ces signatures spectrales dépendent des propriétés physiques et chimiques de l’atmosphère des étoiles : température effective (Teff en K), gravité de surface (log g, avec g en cm/s2), [M/H] l’abondance moyenne en éléments chimiques plus lourds que l’hélium (échelle logarithmique en dex) et [α/Fe] l’abondance moyenne en éléments α (oxygène, magnésium, silicium, soufre, calcium, titane) par rapport à l’abondance du fer (en dex). De plus, l’importance de près de 60 raies en absorption, spécifiques à une douzaine d’espèces chimiques, permet de déterminer les abondances individuelles d’une douzaine d’éléments.
Paramétrisation de divers spectres RVS de Gaia (points noirs). Les bandes colorées verticales représentent les différents atomes et molécules identifiés dans l’atmosphère stellaire, ainsi qu’une bande interstellaire diffuse (DIB, rectangle vert). Le modèle de spectre stellaire calculé grâce à la paramétrisation et reproduisant au mieux les observations est représenté en rouge. Les abondances déterminées pour une douzaine d’éléments chimiques sont indiquées sur la gauche de la figure et les principaux paramètres atmosphériques des étoiles sont écrits en haut.
L’algorithme développé par le groupe de l’OCA/Lagrange Generalized Stellar Parameterizer-Spectroscopy (GSP-Spec) est ainsi capable d’estimer automatiquement la valeur de 18 paramètres physiques et abondances chimiques pour les millions de spectres RVS collectés par Gaia, dont notamment l’intensité et la position de la bande interstellaire diffuse (DIB) qui permet de cartographier le milieu interstellaire. L’analyse de ces données est maintenant achevée et les résultats seront publiés avec le nouveau catalogue de Gaia (DR3) prévu avant la fin du premier semestre 2022.
La composition des atmosphères stellaires nous renseigne sur les propriétés chimiques du milieu interstellaire tel qu’il était lors de la formation stellaire. C’est un des principaux diagnostics fossiles que l’archéologie galactique recherche afin de reconstruire l’histoire de la formation et de l’évolution de notre Galaxie. Il est à noter que les informations chimiques issues de la mission Gaia concernent toutes les grandes familles de nucléosynthèse et qui enrichissent le milieu interstellaire depuis plusieurs milliards d’années : explosion d’étoiles massives (supernovae de Type II), derniers stades évolutifs d’étoiles peu massives en système binaire (supernovae de Type Ia), coalescence d’étoiles à neutrons, fin de vie des étoiles de masse faible ou intermédiaire. L’exploitation de ce catalogue unique en quantité et en qualité va révolutionner notre vision de la Voie Lactée.
Pour plus de détails, voir How Gaia unveils what stars are made of
Groupe GSP-spec du laboratoire Lagrange (CNRS-UCA-OCA) impliqué dans ce projet : Alejandra Recio-Blanco, Patrick de Laverny, Georges Kordopatis, Christophe Ordenovic, Pedro Alonso-Palicio, Mathias Schultheis, He Zhao, Gabriele Contursi, Inna Oreshina-Slezak et Albert Bijaoui. GSP-spec est un des modules du Gaia/DPAC/CU8.
