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Fête de la science : Retrouvez le programme des équipes de l’OSU Institut Pythéas

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Du 7 au 15 octobre, la Fête de la Science se déploie dans la France entière et notre région n’est pas en reste.

Dans quatre Villages des Sciences – celui d’Aix-en-Provence, de l’Arbois, de Marseille et de Saint-Michel l’Observatoire – ainsi que dans d’autres villes et villages de Provence, les chercheurs des laboratoires de l’OSU Pythéas donnent plus de 60 rendez-vous aux curieux de science, petits et grands, lors d’ateliers, de conférences, d’expositions, de débats, de visites de sites…

Nos thématiques de prédilection – les sciences de l’Univers, de la Terre et de l’Environnement – s’expriment cette année d’une façon différente. En effet, la réalité augmentée s’invite afin de faire découvrir au public nos univers de recherche sous un angle nouveau, pour rendre la rencontre avec la science encore plus intéressante et intrigante. Autre nouveauté : des pièces issues des collections de l’Observatoire de Marseille.

Première découverte d’une exoplanète par imagerie directe pour SPHERE

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Installé depuis 2014 sur le Très grand télescope (VLT) de l’ESO au Chili, l’instrument européen SPHERE vient d’obtenir pour la première fois le cliché d’une nouvelle exoplanète grâce à des méthodes de détection directe. A ce jour, seule une poignée d’exoplanètes a pu être observée de manière directe sur les 3600 qui ont été détectées depuis 1995. D’une masse de 6 à 12 fois celle de Jupiter, HIP 65426 b est une planète jeune et massive qui orbite autour d’une étoile brillante à rotation rapide, située dans l’association d’étoiles du Scorpion-Centaure. Cette découverte soulève de nouvelles interrogations sur la formation des systèmes extrasolaires. Cette découverte, réalisée par une équipe internationale comprenant des chercheurs du CNRS, parmi lesquels des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), soulève de nouvelles interrogations sur la formation des systèmes extrasolaires. Elle sera publiée prochainement dans la revue Astronomy & Astrophysics.

HIP 65426 b est la première exoplanète imagée par l’instrument SPHERE grâce à des méthodes de détection directe. Située à 385 années-lumière du Système solaire, dans l’association stellaire du Scorpion-Centaure, cette géante gazeuse est très éloignée de son étoile : 3 fois la distance entre le Soleil et Neptune, la planète la plus lointaine de notre Système solaire, soit plus de 14 milliards de kilomètres. « C’est une découverte majeure ! », s’enthousiasme Arthur Vigan, chercheur CNRS au LAM et un des principaux auteurs de cette découverte. « Nous avons déjà observé plusieurs centaines d’étoiles et c’est la première nouvelle planète que nous détectons. » Sa masse estimée équivaut à 6 à 12 fois celle de Jupiter et sa température de 1000 à 1400 degrés Celsius. Son spectre révèle l’existence d’eau dans son atmosphère et la probable présence de nuages – des caractéristiques semblables à certaines des exoplanètes imagées jusqu’ici. « Nous allons maintenant l’étudier sous toutes les coutures et la comparer aux autres planètes géantes déjà imagées », précise Arthur Vigan.

Son étoile, HIP 65426, deux fois plus massive que le Soleil, ne semble toutefois pas entourée d’un disque de débris, comme c’est le cas pour la plupart des jeunes systèmes exoplanétaires. De manière surprenante, cette étoile tourne très rapidement, ce qui interroge sur l’origine et la formation de la planète HIP 65426 b. Les chercheurs ont établi deux scénarios possibles pour expliquer ce système singulier. Soit l’exoplanète se serait formée dans un disque de gaz et de poussières et, une fois ce disque dissipé, aurait interagi avec d’autres planètes pour se déplacer vers une orbite si éloignée, soit l’étoile et la planète se seraient formées dans le cadre d’un système binaire stellaire extrême : deux étoiles se seraient formées au même moment mais l’une étant plus massive, l’autre n’aurait pas pu aller jusqu’au bout de son accrétion et serait devenue une planète, HIP 65426 b.

L’instrument SPHERE, installé sur le VLT depuis 2014, a pour principal objectif de détecter et de caractériser, au moyen de l’imagerie directe, des exoplanètes gazeuses et des disques de poussières autour d’étoiles proches du Soleil (jusqu’à quelques centaines d’années-lumière) avec une finesse et un contraste inégalés. Un challenge de taille puisque de telles planètes se situent à proximité immédiate de leurs étoiles hôtes et sont caractérisées par une luminosité très faible. SPHERE est capable de détecter le signal d’une planète jusqu’à un million de fois plus faible que celui de son étoile hôte. A titre de comparaison, l’instrument serait capable de détecter, depuis Paris, la lumière d’une bougie à 50 cm d’un phare situé à Marseille.

La découverte a été faite en grande partie grâce à la caméra IRDIS de SPHERE développée entièrement par le LAM. C’est un succès pour l’équipe d’ingénieurs et d’astronomes du Groupe Système Planétaires (GSP) qui a conçu cette caméra, ainsi que d’autres éléments clés de l’instrument SPHERE. « C’est la consécration de plus de 10 ans de travail sur cet instrument exceptionnel », se réjouit Kjetil Dohlen, l’ingénieur système de SPHERE et IRDIS.

L’outil SPHERE est équipé d’un miroir déformable qui corrige plus de 1200 fois par seconde et à une échelle nanométrique les effets de la turbulence atmosphérique. Une autre technique de l’instrument, la coronographie, permet d’atténuer la lumière de l’étoile pour révéler celle de la planète. Enfin des techniques d’imagerie et de spectroscopie permettent aussi de caractériser leurs propriétés physiques et spectrales.

Les mécanismes de formation, d’évolution et d’interaction des planètes géantes restent difficiles à étudier mais leur compréhension est primordiale car ces planètes représentent la masse la plus importante au sein des systèmes planétaires dont elles façonnent l’architecture. Elles jouent par ailleurs un rôle clef dans la dynamique des planètes telluriques plus petites et semblables à la Terre. Les observations futures de SPHERE seront donc déterminantes pour mieux comprendre l’évolution et la formation des systèmes extrasolaires. Le Groupe Systèmes Planétaires du LAM, auquel appartient Arthur Vigan, est en première place pour continuer ces travaux et imager de nouveaux mondes.

 

  • A propos du grand relevé SHINE

Dans le cadre de la campagne d’observation du grand relevé Shine (SpHere INfrared survey for Exoplanets). Le consortium SPHERE est composé de 12 instituts européens majeurs qui ont conçu et construit l’imageur de planète SPHERE pour le Very large telescope de l’ESO : Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble ; Max-Planck-institut für astronomie in Heidelberg ; Laboratoire d’astrophysique de Marseille ; Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en sstrophysique de l’Observatoire de Paris ; Laboratoire Lagrange à Nice ; Onera ; Observatoire astronomique de l’Université de Genève ; Italian national institute for astrophysics coordonné par Osservatorio astronomico di Padova ; Institute for astronomy, ETH Zurich ; Astronomical institute, University of Amsterdam ; Netherlands research school for astronomy (NOVA-ASTRON) et ESO.

 

  • A propos du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille dans SPHERE

Au sein de SPHERE, le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) a été responsable de l’ingénierie système de l’instrument et de la caméra IRDIS. Il est maintenant un des responsables scientifiques du relevé SHINE.

Une importante équipe de scientifiques, d’ingénieurs et de techniciens du LAM a travaillé sur le développement de l’instrument VLT-SPHERE. Le LAM a développé la caméra IRDIS (l’instrument principal de SPHERE pour l’imagerie et spectrographie différentielles dans l’infrarouge), des optiques toriques d’extrême qualité optique pour le module optique principal et l’électronique de lecture des détecteurs ultra-rapides de l’optique adaptative. Le LAM a également collaboré de manière étroite avec l’ONERA, responsable de la partie Optique Adaptative de SPHERE.

Le LAM est à présent un des acteurs principaux dans le grand relevé SHINE : il est responsable de l’identification des candidats planètes dans les données et de la caractérisation des nouvelles planètes détectées. En collaboration avec son équipe CeSAM, le LAM développe par ailleurs des outils informatiques, pour la base de données des cibles scientifiques (la Target Data Base) qui sont observées, et pour l’exploitation du relevé dans son ensemble.

L’instrument SPHERE équipe un des quatre télescopes géants du Very Large Telescope (VLT) au Chili.
C’est l’un des instruments d’observation astronomique depuis le sol les plus complexes jamais réalisés. Objectif : voir directement les planètes extrasolaires.
Crédit : Claude DELHAYE/ESO/CNRS Photothèque
L’exoplanète qui orbite autour de l’étoile HIP65426
Cette image obtenue dans le domaine infrarouge proche montre l’exoplanète qui orbite autour de l’étoile HIP65426 dans l’association stellaire du Scorpion-Centaure. La lumière de l’étoile centrale a été masquée par un coronographe. L’exoplanète détectée a une masse comprise entre 6 et 12 fois celle de Jupiter et se situe à une distance égale à 3 fois celle de Neptune autour du Soleil.
Crédit : ESO/SPHERE Consortium/G. Chauvin et al.
Décomposition spectrale de la lumière de l’exoplanète HIP65426b
Décomposition spectrale de la lumière de l’exoplanète HIP65426b dans le domaine infrarouge proche montrant la présence d’eau dans son atmosphère. Ce spectre peut être vu comme l’empreinte digitale de l’exoplanète.
Crédit : ESO/SPHERE Consortium/G. Chauvin et al.

La mission PLATO adoptée par le Comité du Programme Scientifique de l’ESA

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La proposition de mission spatiale PLATO – Planetary Transits and Oscillations of stars – a pour objectif la découverte de planètes rocheuses autour d’étoiles proches, semblables à notre Soleil. Sélectionnée par l’ESA en 2014, la mission a été adoptée lors d’une réunion du Comité du Programme Scientifique de l’ESA qui s’est tenue le 21 juin 2017. Cette adoption clôt la phase d’étude et donne le feu vert à la phase de réalisation de la mission. Par suite, dans les prochains mois, un appel d’offre va être lancé pour la fourniture de la plate-forme spatiale sur laquelle seront placés les télescopes.

PLATO sera lancé en 2026, et il sera placé à près de 1,5 millions de km de la Terre. Il surveillera des dizaines de milliers d’étoiles brillantes, recherchant des variations de lumière de quelques dix millièmes, et périodiques, signes du passage d’une planète devant le disque de leur étoile. En effet, lorsque le phénomène se produit, la planète bloque temporairement une petite fraction de la lumière de son étoile.

Vue d’artiste de PLATO
Crédit : ESA

Cette méthode, dite méthode des transits, a été utilisée avec succès par d’autres télescopes spatiaux, CoRoT et Kepler. La différence est que PLATO vise, outre la détection autour d’étoiles proches, à mesurer les paramètres des planètes avec une précision jamais atteinte. C’est en effet la condition indispensable pour pouvoir déterminer la nature précise de la planète et en particulier s’il s’agit bien d’une planète rocheuse. La découverte de planètes de ce type dans la zone habitable d’étoiles similaires au Soleil c’est à dire à une distance de leur étoile où l’eau, si elle existe, peut être à l’état liquide, marquerait un jalon dans la quête de la recherche de la vie ailleurs que sur notre planète.

Pour atteindre un tel objectif, outre la méthode des transits, PLATO va utiliser une approche particulièrement originale. Elle va en effet combiner cette méthode à l’analyse des signaux sismiques de leur étoile hôte. La détection de ces vibrations infimes permet de mesurer très précisément les masse, rayon et âge des étoiles. Ces derniers sont indispensables pour déterminer la nature d’une planète. Ils aideront en plus à comprendre l’ensemble des systèmes exoplanétaires, leur diversité mais aussi leur formation et leur évolution passée et future. Enfin, parce que PLATO observera des étoiles brillantes, les propriétés de ces planètes, notamment de leur atmosphère, pourront être explorées en détails avec des télescopes au sol afin d’y chercher d’éventuels indicateurs de la présence la vie.

La France contribue, avec les laboratoires du CNRS, le CEA et le CNES, à l’électronique digitale des caméras rapides, les logiciels de vol des caméras normales et assurera les essais thermiques d’une partie des caméras et leur étalonnage. Les équipes françaises joueront aussi un rôle clé dans différents aspects du segment sol scientifique en charge de fournir le catalogue des systèmes planétaires.

Du côté du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, les équipes impliquées participeront au développement et la fourniture de logiciels pour la détection des transits, l’estimation des paramètres des systèmes planétaires et la gestion des performances de l’ensemble du logiciel en charge de produire le catalogue des transits et leurs caractéristiques. Elles développeront des procédures pour établir la liste des priorités parmi les candidats exoplanètes ainsi détectés et participeront à la construction du catalogue d’entrée de la mission, et, après le tir, aux observations complémentaires qui seront réalisées pour caractérisation des systèmes exoplanétaires.

Les équipes de l’Institut Pythéas se mobilisent pour le congrès de l’Union internationale de la Conservation de la Nature

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Parallèlement à leurs interventions au sein du congrès, nos équipes se mobilisent fortement pour sensibiliser les publics aux enjeux de la conservation de la biodiversité sur les Espaces Génération Nature organisés par le Ministère de la Transition écologique et solidaire et l’Office français de la biodiversité. Voici quelques morceaux choisis !

L’OSU Pythéas dans le « IN » des Espaces Génération Nature

  • Escape game « Alerte, biodiversité en danger » Proposé par Observatoire des Sciences de l’Univers Institut Pythéas (CNRS-AMU-IRD-INRAE), les Petits Débrouillards et l’INSERM (tous les jours du Congrès)

Enfermés dans un espace immersif, les joueurs doivent récolter informations, indices et messages codés pour relever le défi qui leur est proposé : sauver la biodiversité avant qu’elle ne soit détruite ! Car ils sont notre dernier espoir, tous les scientifiques travaillant sur une mystérieuse plante invasive au fort pouvoir allergisant ont disparu. L’enjeu ? Retrouver les résultats de leurs recherches avant que ne soit déclenché un épandage massif qui serait tout aussi dévastateur pour la biodiversité… Par petits groupes, les participants sont répartis dans les trois espaces de jeu – le laboratoire, le terrain et l’hôpital – et doivent combiner leurs méninges et les informations scientifiques découvertes. Chaque groupe ressort avec un élément clé de la solution finale qui permettra d’éviter la catastrophe. Grâce à sa mise en scène et ses supports multimédia, cet escape game pédagogique veut sensibiliser le public aux enjeux de la protection de la biodiversité en s’appuyant sur une plante invasive bien réelle : l’ambroisie. Un livret pédagogique avec une synthèse des principales informations associées à chaque espace sera accessible sur le site web du jeu – www.escapegamebiodiversite.fr

  • Installation « Les invisibles ou la fabrique du sol -ce qui nous lie » Proposé par le Groupe Dunes et l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale – OSU Pythéas (CNRS-AMU-IRD-INRAE)

Une installation artistique conçue par Madeleine Chiche et Bernard Misrachi, artistes, en collaboration avec Thierry Gauquelin, écologue au sein de l’Institut Méditerranéen de Biodiversité marine et continentale et une équipe de jeunes chercheurs. Ensemble, ils reconstituent un sol qui abrite divers organismes vivants et des végétaux qui s’y développent. Des caméras microscopiques enregistrent ces mystérieux êtres vivants, en apparence insignifiants. Ces images sont diffusées sur des écrans mêlés à d’autres images, paysages microscopiques, collemboles et autres invisibles enregistrés dans différentes situations.

  • Des animations …du fond des mers aux confins de l’Univers sur l’espace « Patrimoine naturel et biodiversité dans le département des Bouches-du-Rhône et la Métropole Aix-Marseille Provence »
Espace Océan
  • Des animations à découvrir nos recherches avec l’Institut Méditerranéen d’Océanologie (MIO)

Bathy-Bot, BathyReef et la bioluminescence de organismes sous-marins Bathy-Bot est un robot multi-capteurs à chenilles opéré via internet ! Son immersion à 2500 mètres de profondeur à 40 km au large de Toulon est prévue en janvier 2022. Il permettra d’observer en continu les organismes vivants à ces profondeurs. BathyBot permettra ainsi d’observer le milieu marin profond, pour comprendre cet environnement encore quasi inconnu. Pour mener à bien sa mission, les chercheurs vont également immerger un colonisateur en ciment bio-inspiré – BathyReef – imaginé et réalisé par les scientifiques du programme BathyBot, en collaboration avec le cabinet d’architecte Tangram et de la Société VICAT. BathyReef permettra à BathyBot de s’élever et d’observer une zone un peu au-dessus du fond de la mer. Il permettra de suivre la colonisation des organismes en profondeur, pendant plusieurs années. Sur cet espace vous pourrez également observer la bioluminescence : une production de lumière par des organismes vivants. Dans l’océan les ¾ des organismes possèdent cette capacité de bioluminescence. En mer Méditerranée, à 2500 m de fond, des phénomènes de forte bioluminescence ont été mis à jour dans des travaux scientifiques menés par le MIO.

  • POLAR POD, EXPLORATION DE L’OCEAN AUSTRAL -– du 4 au 7/09 – Cible : tous publics (Espace du département des Bouches-du-Rhône)

Dû à son éloignement et la rudesse des conditions de mer, l’océan Austral qui entoure l’Antarctique reste très peu exploré. Il y a un besoin de mesures in-situ de longue durée, notamment durant l’hiver Austral. Le bureau d’études de SHIP-ST a donc conçu le POLAR POD, une plateforme verticale très stable dans la grosse mer : 100 m de hauteur dont 75 mètres de tirant d’eau pour un poids de 1000 tonnes. Entrainé par le Courant Circumpolaire Antarctique et autonome en énergie (6 éoliennes), ce vaisseau « zéro émission » effectuera deux circumnavigations de l’Antarctique en 3 ans. L’équipage sera relayé tous les 2 mois. Ces principaux domaines de recherches sont : échanges atmosphère-océan, absorption du CO2, inventaire du plancton par imagerie et de la faune par acoustique, calibration des mesures satellites, impacts anthropiques. Départ prévu fin 2023.

  • Le phytoplancton et zooplancton

Essentiellement composé d’organismes invisibles à l’œil nu, le plancton marin joue un rôle fondamental pour la vie et le climat de notre planète Partez à la découverte du phytoplancton et du zooplancton : Observation au microscope de zooplancton et de phytoplancton, Le plancton en réalité augmentée et virtuelle de Planktomania, Le plancton polaire à bord du POLAR POD …

Autant d’activités pour faire vous faire découvrir les rôles écologiques du plancton de manière ludique.

Espace Terre

Avec le bac à sable interactif, le Centre de Recherche et d’Enseignement de Géosciences de l’Environnement (CEREGE) vous invite à découvrir de manière ludique et pédagogique la formation des reliefs. Venez explorer la fabrique des paysages, des rivières à l’érosion des montagnes avec ce bac à sable en réalité augmentée.

Et, avec l’application pédagogique « Virtuafield », il vous propose une balade virtuelle pour observer et apprendre la géologie.

Espace Univers

Balade virtuelle à la surface de la comète Tchouri. Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) a été un acteur majeur dans la conception de la caméra OSIRIS/NAC de la sonde Rosetta. Pour partager avec le public quelques facettes de cette aventure scientifique exceptionnelle dédiée à l’étude de la comète Tchouri, ces équipes ont adapté les images scientifiques prises par la caméra pour vous proposer une balade en réalité augmentée à la surface de la comète.

Espace jeux

Apprenez en vous amusant avec les jeux de la « Biodivalise ». La « Biodivalise » est composée d’une série de jeux pédagogiques réalisés par quatre étudiantes en 1ère année de master Information et médiation scientifique et technique d’Aix-Marseille Université au court de leur stage au sein de l’équipe communication – diffusion des connaissances de l’OSU Institut Pythéas. Ces jeux accompagnent l’exposition « La biodiversité de A et Z » et sont dédiés à sensibiliser les joueurs à certaines facettes de la biodiversité et aux moyens de la protéger tout en leur faisant découvrir quelques notions clés qui y sont liées.

L’Observatoire des Saisons Provence avec les jeux de Télabotanica animés par l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie (IMBE) L’ODS Provence, déclinaison régionale du programme de sciences participatives « l’Observatoire Des Saisons » a été créé en 2015 par l’IMBE sur une idée du Conseil Départemental des Bouches-du-Rhône avec l’appui de l’Académie d’Aix-Marseille. Il mobilise les collégiens (et tout citoyen) en les invitant à collecter des données sur la phénologie des êtres vivants et notamment des plantes, les sensibilisant ainsi aux enjeux de la protection de la biodiversité.

Et beaucoup d’autres interventions dans des conférences, des tables rondes, des présentations par nos doctorants de leur sujet de recherche… et bien sûr avec la série de podcasts « Les Echos-logiques »

L’OSU Pythéas dans le « OFF » des Espaces Génération Nature

Exposition « La biodiversité de A à Z »

Cette exposition réalisée en collaboration avec l’institut Méditerranéen pour la Transition Environnementale (ITEM) sera présentée, pendant la durée du congrès, en plein air, dans les allées du Parc Borely à Marseille. Le propos : Qu’est-ce que la biodiversité ? Quels liens entretenons-nous avec notre environnement appelé « Nature » ? Comment nous adapter pour nous y reconnecter durablement ? A travers le parcours imagé et coloré de cette exposition vous embarquerez dans l’abécédaire de la biodiversité, et vous pourrez ainsi vous interroger, lettre après lettre, à tout ce qui la relie… à nous !

Les balades de Pythéas – La sardine

Connectés sur l’application Street Science, rejoignez le parcours de la Sardine et partez à la découverte de quelques facettes de l’histoire de Marseille, construite autour de son port naturel, accompagnés du dieu Sardine … A chaque étape, explorez les vestiges du passé marseillais pour comprendre les enjeux du développement de cette ville cosmopolite et l’évolution de sa nature.

Balade sonore « Des mondes au creux de l’oreille »

Fruit de la rencontre entre artistes et scientifiques, Des mondes au creux de l’oreille est une installation proposant une balade dans des paysages sonores captés en sept points du globe. En se connectant simplement à la web app, le public est invité à déambuler le long du Vieux-Port de Marseille et à se laisser porter à l’écoute d’environnements sonores naturels, proches ou lointains, connus ou inconnus, qui lui parviennent au creux de l’oreille… www.desmondesaucreuxdeloreille.net

L’ESO capture les meilleures images à ce jour d’un astéroïde particulier, semblable à un “os de chien”

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Grâce au Very Large Telescope de l’Observatoire Européen Austral (VLT de l’ESO), une équipe d’astronomes a acquis les images les plus nettes et les plus détaillées à ce jour de l’astéroïde Kleopatra. Ces observations ont permis à l’équipe de contraindre la forme tridimensionnelle ainsi que la masse de cet astéroïde particulier, semblable à un os de chien, avec une précision inédite à ce jour. En outre, leurs travaux offrent des clés de compréhension de la formation de cet astéroïde ainsi que des deux lunes qui orbitent autour de lui.

« Kleopatra est un corps véritablement unique dans notre système solaire », précise Franck Marchis, astronome à l’Institut SETI de Mountain View (États-Unis) et au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (France), qui a dirigé une étude sur cet astéroïde doté de lunes et d’une forme inhabituelle, publiée ce jour au sein de la revue Astronomy & Astrophysics. « L’étude de cas particuliers tel celui de Kleopatra permet à la science de progresser. En outre, la compréhension de ce système complexe et multiple d’astéroïde peut aider à une meilleure connaissance de notre système solaire. »

Kleopatra orbite autour du Soleil depuis la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Les astronomes l’ont baptisé « astéroïde en forme d’os de chien » depuis que des observations radar datant d’une vingtaine d’années ont révélé qu’il se composait de deux lobes reliés par un « cou » volumineux. En 2008, Marchis et ses collègues ont découvert que Kleopatra était entouré de deux lunes, nommées AlexHelios et CleoSelene d’après les enfants de la célèbre reine d’Égypte.

Afin de mieux connaître Kleopatra, Marchis et son équipe ont utilisé des clichés de l’astéroïde acquis par l’instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) sur le VLT de l’ESO, en différentes époques comprises entre l’an 2017 et l’an 2019. L’astéroïde étant animé d’un mouvement de rotation, ils furent en mesure de l’observer sous différents angles et de créer les modèles 3D les plus précis à ce jour de la forme qu’il arbore. Puis, ils ont contraint la forme en os de chien de l’astéroïde ainsi que son volume, et constaté que l’un des lobes qui le composent était de dimensions supérieures à l’autre. Enfin, ils ont établi la longueur de l’astéroïde à quelque 270 kilomètres, ce qui représente la moitié environ de la longueur de la Manche.

Dans une seconde étude, également parue au sein de la revue Astronomy & Astrophysics et dirigée par Miroslav Brož de l’Université Charles de Prague en République tchèque, l’équipe a détaillé la méthode employée pour déduire des observations de SPHERE les orbites exactes des deux lunes de Kleopatra. Des études antérieures avaient estimé la forme de ces orbites. Mais les nouvelles observations effectuées au moyen du VLT de l’ESO ont montré que les lunes ne se trouvaient pas aux emplacements suggérés par les anciennes données.

« Ce problème devait être résolu », affirme Brož. « Car si les orbites des lunes étaient erronées, le reste l’était également, la masse de Kleopatra notamment ». Grâce aux nouvelles observations et à une modélisation poussée, l’équipe est parvenue à correctement décrire l’influence qu’exerce la gravité de Kleopatra sur les mouvements des deux lunes et à déterminer les orbites complexes d’AlexHelios et de CleoSelene. Ces résultats leur ont permis de déterminer la masse de l’astéroïde et de constater qu’elle était inférieure de 35 % aux estimations précédentes.

En combinant les nouvelles estimations de volume et de masse, les astronomes furent en mesure de déterminer la densité réelle de l’astéroïde. La nouvelle valeur suggère une densité inférieure de plus de moitié à celle du fer, soit bien moindre que celle issue des estimations antérieures 1 . La faible densité de Kleopatra, de composition vraisemblablement métallique, suggère que l’astéroïde est doté d’une structure poreuse et pourrait être un peu plus qu’un simple « amas de gravats ». Cela signifie qu’il s’est probablement formé par accrétion de matériaux éjectés lors d’un impact géant.

La structure empilée de Kleopatra et sa rotation intrinsèque suggèrent en outre un possible scénario de formation de ses deux lunes. La vitesse de rotation de l’astéroïde est proche d’un seuil quasi critique, au-delà duquel il commencerait à se désagréger. Même de petits impacts sont susceptibles d’altérer sa surface. Marchis et son équipe pensent ainsi que de petits cailloux issus de la surface de l’astéroïde sont peut-être à l’origine d’AlexHelios et CleoSelene, ce qui impliquerait que Kleopatra a véritablement donné naissance à ses propres lunes.

L’acquisition des nouvelles images de Kleopatra et la capture des informations qu’elles renferment ont été permises par l’utilisation de l’un des systèmes avancés d’optique adaptative installé sur le VLT de l’ESO, qui opère depuis le désert d’Atacama au Chili. L’optique adaptative permet de corriger les distorsions générées par l’atmosphère terrestre, qui font paraître les objets flous – ce même effet se traduit par le scintillement des étoiles observées depuis la surface de la Terre. Grâce à ces corrections, l’instrument SPHERE fut en mesure d’imager Kleopatra – distant de plus de 200 millions de kilomètres de la Terre – bien que sa taille apparente dans le ciel avoisine celle d’une balle de golf située à une quarantaine de kilomètres.

Doté de systèmes d’optique adaptative avancés, l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO constituera l’outil d’imagerie idéal pour les astéroïdes lointains tel Kleopatra. « J’ai hâte de pointer l’ELT en direction de Kleopatra, de voir s’il est entouré d’autres lunes et d’affiner leurs orbites respectives afin de détecter d’infimes changements », conclut Marchis.

Voir en ligne : Retrouvez l’original de ce communiqué sur le site de l’ESO

1. La valeur de densité nouvellement calculée s’établit à 3,4 grammes par centimètre cube. Auparavant, la densité moyenne de Kleopatra était estimée à 4,5 grammes par centimètre cube

La comète « Tchouri » aurait mis plusieurs millions d’années à se former

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Le chauffage produit par la désintégration d’isotopes de l’aluminium et du fer potentiellement présents dans la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko aurait été trop important au début de la vie de la nébuleuse protosolaire pour expliquer la présence de matériaux à basse température. En effet, la présence du monoxyde de carbone, de l’azote ou de l’argon, mise en évidence dans 67P/Churyumov-Gerasimenko par la mission Rosetta, n’est possible que si la comète s’est formée après 2 à 8 millions d’années d’évolution de la nébuleuse afin que celle-ci refroidisse suffisamment et permette à la comète de se former, tout en gardant ses matériaux les plus volatils. L’autre possibilité est que la comète se serait formée lentement sur tout cet intervalle de temps, lui permettant aussi de préserver une grande partie des glaces qu’elle a acquise depuis la nébuleuse. C’est ce que vient de montrer une équipe internationale dirigée par des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université). L’étude a été publiée le 6 avril 2017 dans The Astrophysical Journal Letters.

Les conditions de formation des comètes demeurent encore méconnues. Ces objets se sont agglomérés soit à partir de blocs de constructions directement formés dans la nébuleuse protosolaire, soit d’après des débris provenant de la destruction de plus gros corps parents. Dans ces conditions, l’équipe a simulé l’influence du chauffage radiogénique sur la structure et la composition de corps glacés de tailles comprises entre celles des lobes de 67P/Churyumov-Gerasimenko ( 2.6 km) et de la comète Hale-Bopp ( 70 km), en utilisant les abondances canoniques de l’aluminium 26 et le fer 60, les deux nuclides dont la désintégration est considérée comme une source de chaleur importante pour les corps planétaires formés au tout début de l’histoire du système solaire.

Les résultats de l’étude décrivent qu’il est à la fois impossible de former rapidement 67P/Churyumov-Gerasimenko, ou bien son corps parent, et de préserver les espèces volatiles observées dans la coma par la mission Rosetta. Les simulations attestent que si la croissance a été très rapide, la comète ou son corps parent ont dû se former entre 2,2 et 7,7 millions d’années après l’apparition de la nébuleuse protosolaire. Par contre, si la comète ou son corps parent se sont accrétés lentement, mais toujours sur le même intervalle de temps, alors ils ont pu préserver la majorité de leurs espèces volatiles.

De haut en bas : évolution temporelle du profil de température dans un petit corps possédant une taille de 2,6 km et constitué d’un mélange de poussières réfractaires et de glaces cristallines, avec des retards de formation de 0, 1 et 2 millions d’années après l’apparition de la nébuleuse protosolaire. Les colonnes de gauche et de droite correspondent respectivement à des rapports de mélanges poussières/glaces valant 1 et 4 dans la comète. La courbe noire correspond à l’isotherme identifiant la frontière entre les régions de stabilité et d’instabilité des glaces les plus volatiles. A une époque donnée, la comète chauffe plus lorsqu’elle est enrichie en poussières réfractaires (colonne de droite). En outre, la température globale du noyau diminue lorsque l’accrétion est tardive.
Crédit : d’après Mousis et al. 2017

Des délais plus courts de formation ou d’accrétion, compris entre 0,5 et 6,7 millions d’années après la formation de la nébuleuse, sont envisageables si l’on admet que l’intérieur profond de la comète ou de son corps parent ont été appauvris en espèces volatiles par le chauffage radiogénique, et que les couches externes sont restées riches en glaces. Cependant, si 67P/Churyumov-Gerasimenko s’est formée à partir de morceaux issus d’un tel corps parent, ceux ci constitueraient probablement un mélange homogène et il serait impossible de savoir si ces débris proviennent des couches internes ou externe de l’objet primitif.

La principale conclusion de ce travail est que la question de l’origine et des conditions de formation des blocs de construction de 67P/Churyumov-Gerasimenko demeure encore sans réponse. Une mission de retour d’échantillons vers une autre comète de la famille de Jupiter sera probablement nécessaire pour apporter de nouvelles réponses.