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Libérer le potentiel des Céphéides comme étalons primaires de distance – UnlockCepheids

Le retour des Céphéides: une rénovation de leur échelle de distance grâce à Gaia et l'interférométrie optique

Les Céphéides sont la clé de voûte de l'échelle des distances extragalactiques grâce à la relation entre leur période de variation et leur luminosité (relation PL). Grâce à une approche innovante combinant les techniques d'observation et de modélisation les plus avancées et les résultats de la mission Gaia, nous construisons une vision cohérente de la pulsation et l'environnement proche des Céphéides (compagnons, enveloppes circumstellaires).

Un étalonnage non biaisé de l'échelle de distance des Céphéides grâce à la technique SPIPS

Notre projet de recherche est conçu pour transformer les parallaxes Gaia en une échelle de distance des Céphéides (la relation période-luminosité, aussi appelée loi de Leavitt) de haute précision et non biaisée, et ce dès leur publication. Il n'existe pas aujourd'hui d'alternative aux Céphéides comme étalons primaires de distance. Des mesures de distance fiables et exactes sont indispensables pour établir les modèles cosmologiques sur des bases observationnelles solides. Notre projet apportera une contribution importante et durable dans ce contexte.

Notre approche est basée sur la combinaison de multiples méthodes d'observation (tailles angulaires par interférométrie, spectroscopie, vitesses radiales, parallaxes Gaia) pour contraindre un modèle cohérent de la pulsation des Céphéides via l'algorithme SPIPS. Cette méthode présente l'avantage d'une grande robustesse aux biais.

Nous avons appliqué la méthode SPIPS à plusieurs étoiles Céphéides, le dernier exemple publié étant l'étoile à longue période RS Puppis (Kervella et al. 2017). Nous travaillons également à l'analyse fine des spectres des Céphéides de notre échantillon, grâce à plusieurs programmes d'observation en cours sur différents grands télescopes (notamment à l'ESO). Le développement d'une deuxième version de l'algorithm SPIPS modélisant directement les profils de raie des spectres à haute résolution (au lieu des vitesses radiales) est en cours (HR-SPIPS). Grâce à la publication du catalogue DR2 de la mission Gaia, nous avons déterminé le taux de binarité des Céphéides galactiques, et nous avons découvert des compagnons résolus angulairement pour une trentaine de ces étoiles.

La publication en Avril 2018 des premières parallaxes précises de Céphéides mesurées par le satellite Gaia (deuxième «data release«) a été un moment important pour notre programme. Cependant, leur qualité s'est avérée moins bonne qu'espéré, ce qui nous a conduit à réviser notre stratégie. Ces parallaxes sont la clé de l'étalonnage de l'ensemble des paramètres (notamment le facteur de projection) de toutes les Céphéides de notre échantillon. Grâce à une approche originale basée sur l'analyse des parallaxes des compagnons résolus de Céphéides binaires, nous avons réalisé un premier étalonnage précis de la relation période-luminosité dans la Voie Lactée.

Nous avons publié 18 articles dans des revues à comité de lecture (Nature, Astronomy & Astrophysics, MNRAS, ApJ) portant les remerciements de notre programme ANR à la date d'Avril 2019. Nous avons également présenté les résultats de nos travaux lors de 21

Les Céphéides sont la clé de voûte de l'échelle des distances extragalactiques grâce à la relation entre leur période de variation et leur luminosité (relation PL). Alors que leur contribution a été centrale dans la plupart des découvertes majeures en cosmologie observationnelle, la précision de leur échelle de distance n'est aujourd'hui plus suffisamment compétitive du fait de ses incertitudes systématiques.

Grâce à une approche innovante combinant les techniques d'observation et de modélisation les plus avancées, nous proposons de construire une vision cohérente de la pulsation et l'environnement proche des Céphéides (compagnons, enveloppes circumstellaires). Nous profiterons pour cela des observations Gaia (dont la publication est attendue dans les prochaines années), qui donneront les parallaxes de plusieurs centaines de Céphéides galactiques à une précision meilleure que 5%. Notre projet de recherche est conçu pour transformer les parallaxes Gaia en une échelle de distance des Céphéides de haute précision et non biaisée, et ce dès leur publication.

Il n'existe pas aujourd'hui d'alternative aux Céphéides comme étalons primaires de distance. Des mesures de distance fiables et exactes sont indispensables pour établir les modèles cosmologiques sur des bases observationnelles solides. Notre projet apportera une contribution importante et durable dans ce contexte.

Coordinateur du projet

Monsieur Pierre Kervella (Laboratoire Franco-Chilien d'Astronomie CNRS UMI 3386)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ESO European Southern Observatory
LAGRANGE (OCA/CNRS/UNS) Laboratoire J.L. Lagrange
UMI LFCA Laboratoire Franco-Chilien d'Astronomie CNRS UMI 3386

Aide de l'ANR 494 721 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2015 - 48 Mois

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