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Les grands relevés du ciel des deux décennies passées ont permis de découvrir quelques milliers d'étoiles naines et de naines brunes. Cependant leur recensement reste incomplet en raison de leur faible éclat, y compris dans le voisinage solaire. La mission Gaia, grâce à la combinaison de ses mesures très précises en astrométrie et en photométrie, apporte un nouveau moyen de les découvrir et promet d'en offrir un échantillon véritablement complet. Cette étude est portée par l'Institut Univers, transport, interfaces nanostructures, atmosphère et environnement, molécules (UTINAM/OSU Theta, CNRS/Université Bourgogne Franche-Comté).
Les étoiles naines, de masse inférieure au dixième de celle du Soleil, sont majoritaires dans la Voie Lactée (environ 70% de toutes les étoiles) et, pour cette raison, elles sont des sujets d'étude essentiels pour mieux connaître notre Galaxie. En outre, elles sont maintenant connus pour héberger des exoplanètes dont certaines ont une masse qui avoisine celle de la Terre. Ces astres font le lien entre les étoiles et les naines brunes, car leur masse couvre la transition de masse stellaire / sous-stellaire, autour de 0,075 masse solaire. Cette masse conditionne la combustion de l'hydrogène au coeur de l'astre, et définit la limite entre étoiles naines et naines brunes. A cause de leur faible luminosité, la modélisation de leur atmosphère froide, d'une température inférieure à 3000°, et complexe reste un défi.
Distribution sur le ciel des astres déjà connus et retrouvés dans Gaia (points bleus en haut) et des nouveaux candidats (points bleus en bas), superposés à la carte du ciel de Gaia DR2 (ESA/DPAC)
Une meilleure connaissance de cette population d'astres insaisissables a donc des implications importantes pour l'astronomie stellaire et galactique, ainsi que pour la recherche d'exo-terres potentiellement habitables.
Le travail "New ultra-cool and brown dwarf candidates in Gaia DR2" mené par Céline Reylé, et publié dans le journal Astronomie et Astrophysique, est la première recherche systématique d'étoiles de très faible masse et de naines brunes dans le second catalogue de Gaia. Il a permis d'identifier près de 14 000 nouveaux candidats, couvrant toute la voûte céleste. Les mesures des distances par Gaia montrent que plus de 200 candidats sont à moins de 100 années-lumière du Soleil, indiquant que même l'inventaire dans un volume proche est incomplet.
Le travail se poursuit dans le cadre d'une collaboration internationale ; des demandes d'observations de suivi spectroscopique ont été déposées sur plusieurs grands télescopes (VLT, Gemini Nord et Sud) afin de confirmer leur nature, et d'analyser en détail leur atmosphère. Ces observations amélioreront considérablement la connaissance de ces astres, qui pourront servir ensuite de cibles clés dans les études de la Voie Lactée et les recherches d'exoplanètes.
Visualisez aussi la "story" et l'image de la semaine sur le site de Gaia/ESA: https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/image-of-the-week
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