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Article Dans Une Revue Astronomy and Astrophysics - A&A Année : 2018

Gaia Data Release 2. Mapping the Milky Way disc kinematics

Gaia Collaboration , D. Katz (1) , T. Antoja , M. Romero-Gomez (2) , R. Drimmel , C. Reylé (3) , M. Seabroke , C. Soubiran (4) , C. Babusiaux (1, 5) , P. Di Matteo (1) , F. Figueras , E. Poggio , A. C. Robin (3) , D. Evans , A.G.A. Brown , A. Vallenari , T. Prusti (6) , J. de Bruijne , C. Bailer-Jones , M. Biermann , L. Eyer (7) , F. Jansen , C. Jordi (8) , A. Klioner , U. Lammers (6) , L. Lindegren , X. Luri (9) , F. Mignard (10) , C. Panem (11) , D. Pourbaix (12) , S. Randich , P. Sartoretti (1) , H. Siddiqui , F. van Leeuwen , A. Walton , F. Arenou (1) , U. Bastian (13) , M. Cropper , M. Lattanzi (14) , J. Bakker , C. Cacciari , J. Casta N , L. Chaoul , N. Cheek , F. de Angeli (15) , C. Fabricius , R. Guerra (16) , B. Holl , E. Masana (17) , R. Messineo , N. Mowlavi , K. Nienartowicz , P. Panuzzo (1) , J. Portell , M. Riello , P. Tanga (10) , F. Thévenin (10) , G. Gracia-Abril , G. Comoretto , M. Garcia-Reinaldos , D. Teyssier (18) , M. Altmann (19) , R. Andrae , M. Audard (20) , I. Bellas-Velidis , K. Benson (21) , J. Berthier (22) , R. Blomme (23) , P. Burgess , G. Busso (15) , B. Carry (24, 10) , A. Cellino (25) , G. Clementini (26) , M. Clotet , O. Creevey (10) , M. Davidson (27) , J. de Ridder (28) , L. Delchambre , A. Dell’oro , C. Ducourant (29) , J. Fernández-Hernández , M. Fouesneau , Y. Fremat (23) , L. Galluccio (10) , M. García-Torres , J. González-Núñez , J. González-Vidal , E. Gosset , P. Guy , J. Halbwachs , C. Hambly , D. Harrison , J. Hernandez , D. Hestroffer (30) , T. Hodgkin , A. Hutton , Gérard Jasniewicz (31) , A. Jean-Antoine-Piccolo , S. Jordan , A. Korn (32) , A. Krone-Martins , C. Lanzafame , T. Lebzelter , W. Löffler , M. Manteiga , M. Marrese , M. Martín-Fleitas , A. Moitinho (33) , A. Mora (34) , K. Muinonen (35) , J. Osinde , E. Pancino (36) , T. Pauwels (23) , J.M. Petit , A. Recio-Blanco (10) , P. Richards , L. Rimoldini , M. Sarro , C. Siopis , M. Smith , A. Sozzetti , M. Süveges , J. Torra , W. van Reeven , U. Abbas , A. Abreu Aramburu , S. Accart , C. Aerts (28) , G. Altavilla , M. Alvarez (37) , R. Alvarez , J. Alves , R. Anderson (38) , A. Andrei , E. Anglada Varela , E. Antiche , B. Arcay , T. Astraatmadja (39) , N. Bach (40) , G. Baker , L. Balaguer-Nunez (41) , P. Balm , C. Barache (19) , C. Barata , D. Barbato , F. Barblan , P. Barklem (42) , D. Barrado (43) , M. Barros , M. Barstow (44) , L. Bartholomé Muñoz , J. Bassilana , U. Becciani , M. Bellazzini , A. Berihuete , Stefano Bertone , L. Bianchi (22) , O. Bienaymé (45) , S. Blanco-Cuaresma , T. Boch , C. Boeche , A. Bombrun , R. Borrachero , D. Bossini , S. Bouquillon (19) , G. Bourda (29) , A. Bragaglia , L. Bramante , M. Breddels , A. Bressan , N. Brouillet , T. Brüsemeister , E. Brugaletta , B. Bucciarelli , A. Burlacu , D. Busonero , G. Butkevich , R. Buzzi , E. Caffau (1) , R. Cancelliere , G. Cannizzaro , T. Cantat-Gaudin (8) , R. Carballo , T. Carlucci (19) , M. Carrasco , L. Casamiquela , M. Castellani , A. Castro-Ginard (8) , P. Charlot , L. Chemin , A. Chiavassa (10) , G. Cocozza , G. Costigan , S. Cowell , F. Crifo (1) , M. Crosta , C. Crowley , J. Cuypers† , C. Dafonte , Y. Damerdji , A. Dapergolas , P. David , M. David , P. de Laverny (10) , F. de Luise (46) , R. de March , R. de Souza , A. de Torres , J. Debosscher (47) , E. del Pozo , M. Delbò (10) , A. Delgado , E. Delgado , S. Diakité (3) , C. Diener , E. Distefano , C. Dolding , P. Drazinos , J. Duran , B. Edvardsson , H. Enke , K. Eriksson (32) , P. Esquej , G. Eynard Bontemps , C. Fabre , M. Fabrizio , S. Faigler , A. Falc A , M. Farràs Casas , L. Federici (36) , G. Fedorets , P. Fernique (45) , F. Filippi (48) , K. Findeisen , A. Fonti , E. Fraile , M. Fraser , B. Frézouls , M. Gai (49) , S. Galleti , D. Garabato , F. García-Sedano , A. Garofalo , N. Garralda , A. Gavel , P. Gavras , J. Gerssen , R. Geyer , P. Giacobbe , G. Gilmore , S. Girona , G. Giuffrida , F. Glass , M. Gomes (50) , M. Granvik , A. Gueguen (1) , A. Guerrier (11) , J. Guiraud , R. Gutié , R. Haigron (1) , D. Hatzidimitriou (51) , M. Hauser , M. Haywood , U. Heiter (52) , A. Helmi , J. Heu , T. Hilger , D. Hobbs , W. Hofmann , G. Holl , E. Huckle , A. Hypki , V. Icardi , K. Janssen , G. Jevardat de Fombelle , G. Jonker , L. Juhasz , F. Julbe (8) , A. Karampelas , A. Kewley , J. Klar , A. Kochoska , R. Kohley (18) , K. Kolenberg , M. Kontizas , E. Kontizas , E. Koposov , G. Kordopatis (10) , Z. Kostrzewa-Rutkowska , P. Koubsky , S. Lambert , F. Lanza , Y. Lasne , J. Lavigne , Y. Le Fustec , C. Le Poncin-Lafitte (53) , Y. Lebreton (1, 54) , S. Leccia (55) , N. Leclerc (56) , I. Lecoeur-Taibi , H. Lenhardt , F. Leroux , S. Liao , E. Licata , P. Lindstrøm , T. Lister , E. Livanou , A. Lobel (23) , M. Lopez , S. Managau , R. Mann , G. Mantelet , O. Marchal , M. Marchant , M. Marconi , S. Marinoni , G. Marschalkó , D. Marshall , M. Martino , G. Marton (57) , N. Mary , D. Massari , G. Matijevič , T. Mazeh (58) , P. Mcmillan , S. Messina , D. Michalik , R. Millar , R. Molina (59) , D. Molina , L. Molnar , P. Montegriffo , R. Mor , T. Mor , D. Mor , F. Mulone , T. Muraveva , I. Musella , G. Nelemans , L. Nicastro , L. Noval , W. O’mullane , C. Ordenovic (10) , D. Ordóñez-Blanco , P. Osborne , C. Pagani , I. Pagano (60) , F. Pailler , H. Palacin , L. Palaversa , A. Panahi , M. Pawlak , M. Piersimoni , F. Pineau , E. Plachy , G. Plum , E. Poujoulet , A. Prša , L. Pulone , E. Racero , S. Ragaini , N. Rambaux , M. Ramos-Lerate , S. Regibo , F. Riclet , V. Ripepi (55) , A. Riva , G. Rixon (15) , T. Roegiers , M. Roelens , N. Rowell , F. Royer (1) , L. Ruiz-Dern (1) , G. Sadowski , T. Sagristà Sellés , J. Sahlmann , J. Salgado (61) , E. Salguero , N. Sanna , T. Santana-Ros (62) , M. Sarasso , H. Savietto , M. Schultheis , E. Sciacca , M. Segol , C. Segovia , D. Segransan (63) , C. Shih , L. Siltala , F. Silva , R. Smart (25) , K. Smith , E. Solano (64) , F. Solitro , R. Sordo , S. Soria Nieto , J. Souchay (19) , A. Spagna , F. Spoto , U. Stampa , A. Steele , H. Steidelmüller , C. Stephenson , H. Stoev , F. Suess , J. Surdej (65) , L. Szabados (66) , E. Szegedi-Elek , D. Tapiador , F. Taris , G. Tauran , M. Taylor , R. Teixeira (67) , D. Terrett , P. Teyssandier (19) , W. Thuillot (30) , A. Titarenko , F. Clotet , C. Turon (1) , A. Ulla , E. Utrilla , S. Uzzi , M. Vaillant , G. Valentini , V. Valette (11) , A. van Elteren , E. van Hemelryck , M. van Leeuwen , M. Vaschetto , A. Vecchiato (49) , J. Veljanoski , Y. Viala (1) , D. Vicente , S. Vogt , C. von Essen , H. Voss , V. Votruba , S. Voutsinas , G. Walmsley , M. Weiler , O. Wertz , T. Wevers (68) , Ł. Wyrzykowski , A. Yoldas (15) , M. Žerjal , H. Ziaeepour , J. Zorec (69) , S. Zschocke (70) , S. Zucker , C. Zurbach (31) , T. Zwitter
1 GEPI - Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation
2 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
3 UTINAM - Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UMR 6213)
4 LAB - Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac]
5 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
6 ESA - Agence Spatiale Européenne = European Space Agency
7 Geneva Observatory
8 ICCUB - Institut de Ciencies del Cosmos
9 Institut de Ciènces del Cosmos (ICC)
10 LAGRANGE - Joseph Louis LAGRANGE
11 CNES - Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
12 ULB - Université libre de Bruxelles
13 Zentrum für astronomie
14 ICRA - International Center for Relativistic Astrophysics
15 Institute of Astronomy [Cambridge]
16 ULPGC - University of Las Palmas de Gran Canaria
17 Departament de Geodinamica i Geofısica, Facultat de Geologia,
18 ESAC - European Space Astronomy Centre
19 SYRTE - Systèmes de Référence Temps Espace
20 UNIGE - Université de Genève = University of Geneva
21 Department of Physics and Astronomy [UCL London]
22 CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
23 ROB - Royal Observatory of Belgium = Observatoire Royal de Belgique
24 IMCCE - Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides
25 OATo - INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino
26 UNIBO - Alma Mater Studiorum Università di Bologna = University of Bologna
27 Open University of Israël
28 Instituut voor Sterrenkunde [Leuven]
29 LAOB - Laboratoire d'astrophysique de l'observatoire de Besançon (UMR 6091)
30 IMCCE - Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides
31 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
32 Department of Astronomy and Space Physics [Uppsala]
33 FCUL - SIM/IDL Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa
34 UGR - Universidad de Granada = University of Granada
35 HIP - Helsinki Institute of Physics
36 OABO - INAF - Osservatorio Astronomico di Bologna
37 DAPNIA - Département d'Astrophysique, de physique des Particules, de physique Nucléaire et de l'Instrumentation Associée
38 USGS - United States Geological Survey [Reston]
39 NIKHEF - National Institute for Subatomic Physics [Amsterdam]
40 Department of Medicine
41 UB - Universitat de Barcelona
42 Department of Physics and Astronomy [Uppsala]
43 CAB - Centro de Astrobiologia [Madrid]
44 Department of Physics and Astronomy [Leicester]
45 OAS - Observatoire astronomique de Strasbourg
46 OAR - INAF - Osservatorio Astronomico di Roma
47 Institute of Astronomy [Leuven]
48 UNIROMA - Università degli Studi di Roma "La Sapienza" = Sapienza University [Rome]
49 Astrometry
50 ULISBOA - Universidade de Lisboa = University of Lisbon
51 Department of Physics [Athens]
52 Uppsala University
53 LNE - SYRTE - Laboratoire national de métrologie et d'essais - Systèmes de Référence Temps-Espace
54 IPR - Institut de Physique de Rennes
55 OAC - INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte
56 LIPHT - Laboratoire d'Ingienerie des Polymères pour les Hautes Technologies
57 TKK - TKK Helsinki University of Technology
58 TAU - School of Physics and Astronomy [Tel Aviv]
59 ISAE-SUPAERO - Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
60 OACT - INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania
61 Inst. Ciencia Molecular
62 Astronomical Observatory [Poznan]
63 ObsGE - Observatoire Astronomique de l'Université de Genève
64 SVO - Spanish Virtual Observatory - Observatorio Virtual Español
65 Institut d'Astrophysique et de Géophysique [Liège]
66 Konkoly Observatory
67 IAG - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas [São Paulo]
68 Department of Astrophysics [Nijmegen]
69 IAP - Institut d'Astrophysique de Paris
70 Lohrmann Observatory
Gaia Collaboration
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Résumé

Context. The second Gaia data release (Gaia DR2) contains high-precision positions, parallaxes, and proper motions for 1.3 billion sources as well as line-of-sight velocities for 7.2 million stars brighter than GRVS = 12 mag. Both samples provide a full sky coverage. Aims. To illustrate the potential of Gaia DR2, we provide a first look at the kinematics of the Milky Way disc, within a radius of several kiloparsecs around the Sun.Methods. We benefit for the first time from a sample of 6.4 million F-G-K stars with full 6D phase-space coordinates, precise par- allaxes (σπ/π ≤ 20%), and precise Galactic cylindrical velocities (median uncertainties of 0.9-1.4 kms−1 and 20% of the stars with uncertainties smaller than 1 km s−1 on all three components). From this sample, we extracted a sub-sample of 3.2 million giant stars to map the velocity field of the Galactic disc from ∼5 kpc to ∼13 kpc from the Galactic centre and up to 2 kpc above and below the plane. We also study the distribution of 0.3 million solar neighbourhood stars (r < 200 pc), with median velocity uncertainties of 0.4 km s−1 , in velocity space and use the full sample to examine how the over-densities evolve in more distant regions.Results. Gaia DR2 allows us to draw 3D maps of the Galactocentric median velocities and velocity dispersions with unprecedented accuracy, precision, and spatial resolution. The maps show the complexity and richness of the velocity field of the galactic disc. We observe streaming motions in all the components of the velocities as well as patterns in the velocity dispersions. For example, we confirm the previously reported negative and positive galactocentric radial velocity gradients in the inner and outer disc, respectively. Here, we see them as part of a non-axisymmetric kinematic oscillation, and we map its azimuthal and vertical behaviour. We also witness a new global arrangement of stars in the velocity plane of the solar neighbourhood and in distant regions in which stars are organised in thin substructures with the shape of circular arches that are oriented approximately along the horizontal direction in the U − V plane. Moreover, in distant regions, we see variations in the velocity substructures more clearly than ever before, in particular, variations in the velocity of the Hercules stream.Conclusions. Gaia DR2 provides the largest existing full 6D phase-space coordinates catalogue. It also vastly increases the number of available distances and transverse velocities with respect to Gaia DR1. Gaia DR2 offers a great wealth of information on the Milky Way and reveals clear non-axisymmetric kinematic signatures within the Galactic disc, for instance. It is now up to the astronomical community to explore its full potential.
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Citer

Gaia Collaboration, D. Katz, T. Antoja, M. Romero-Gomez, R. Drimmel, et al.. Gaia Data Release 2. Mapping the Milky Way disc kinematics. Astronomy and Astrophysics - A&A, 2018, 616, pp.A11. ⟨10.1051/0004-6361/201832865⟩. ⟨hal-02023530⟩
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