Univers

A la rencontre des 42 : L’ESO publie les clichés de certains des astéroïdes les plus proéminents de notre Système Solaire

12 octobre 2021 by osuadmin

Grâce au Very Large Telescope de l’Observatoire Européen Austral (VLT de l’ESO) installé au Chili, des astronomes ont acquis les images de 42 des objets les plus proéminents de la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Cet échantillon d’astéroïdes est le plus étendu et le mieux résolu dont nous disposions à ce jour. Les observations révèlent une grande diversité de formes particulières, s’étendant de la sphère classique à l’os de chien, et permettent aux astronomes de retracer l’origine géographique des astéroïdes au sein de notre Système Solaire.

L’acquisition, au moyen des télescopes terrestres, des images détaillées de ces 42 objets constitue une formidable avancée dans l’étude des astéroïdes, et contribue à répondre à la question de la Vie, de l’Univers, et du Tout ¹ .

“Jusqu’à présent, seuls trois grands astéroïdes de la ceinture principale, Cérès, Vesta et Lutétia, avaient été imagés avec un niveau de détail élevé, lorsque leurs chemins avaient croisé celui des sondes spatiales Dawn de la NASA et Rosetta de l’Agence Spatiale Européenne”, précise Pierre Vernazza du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, France, auteur principal de l’étude sur les astéroïdes publiée ce jour au sein de la revue Astronomy & Astrophysics. “Nos observations à l’ESO ont délivré des images nettes d’un nombre de cibles nettement supérieur – 42 au total”.

Sur cette image figurent 42 des objets les plus imposants de la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter. La plupart d’entre eux ont des dimensions supérieures à 100 kilomètres – Cérès et Vesta, avec leurs diamètres voisins de 940 et 520 kilomètres, constituent les astéroïdes les plus proéminents. A l’opposé figurent Urania et Ausonia, dont les diamètres n’excèdent pas les 90 kilomètres.

Les images des astéroïdes ont été acquises au moyen de l’instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) installé sur le Very Large Telescope de l’ESO.

Crédit : ESO/M. Kornmesser/Vernazza et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Le faible nombre d’observations détaillées d’astéroïdes dont nous disposions jusqu’alors nous empêchait d’accéder à leurs caractéristiques principales que sont leur forme 3D ou leur densité. Entre 2017 et 2019, Vernazza et son équipe ont entrepris de combler cette brèche en menant une étude approfondie des principaux corps de la ceinture d’astéroïdes.

La plupart des 42 objets composant leur échantillon présentent des dimensions supérieures à 100 km. L’équipe a notamment imagé la quasi-totalité des astéroïdes de taille supérieure à 200 kilomètres – 20 sur les 23 recensés. Les deux objets les plus imposants de l’étude sont Cérès et Vesta, dont les diamètres avoisinent les 940 et 520 kilomètres. A l’opposé, Urania et Ausonia, dont les diamètres n’excèdent pas les 90 kilomètres, constituent les deux plus petits astéroïdes de l’échantillon.

En reconstruisant les formes des objets, l’équipe s’est aperçue que les astéroïdes étudiés se répartissaient en deux groupes distincts. Certains présentent un aspect quasi parfaitement sphérique, tels Hygiea et Cérès. D’autres en revanche arborent une forme particulière, étirée, à l’image de Kleopatra, semblable à un os de chien.

En combinant les formes des astéroïdes avec les informations concernant leurs masses, l’équipe a pu constater la grande diversité de densités au sein de l’échantillon. Les quatre astéroïdes présentant la plus faible densité, parmi lesquels figurent Lamberta et Sylvia, affichent des densités voisines de 1,3 grammes par centimètre cube – proches de celle du charbon. Les astéroïdes les plus denses en revanche, tels Psyche et Kalliope, affichent des densités de 3,9 et 4,4 grammes par centimètre cube, soit des valeurs supérieures à la densité du diamant (3,5 grammes par centimètre cube).

Cette grande disparité en terme de densité suggère de réelles différences de composition entre les astéroïdes de l’échantillon, et offre aux astronomes d’importants indices concernant leurs origines respectives. « Nos observations confortent l’hypothèse d’une migration substantielle de ces corps depuis l’époque de leur formation. En d’autres termes, de telles différences de composition témoignent de la formation de ces objets en des régions distinctes du Système Solaire » explique Josef Hanuš de l’Université Charles de Prague en République Tchèque, l’un des auteurs de l’étude. En particulier, les résultats de ces observations confirment l’hypothèse selon laquelle les astéroïdes caractérisés par une moindre densité se seraient formés au sein des régions les plus reculées, soit au-delà de l’orbite de Neptune, puis auraient migré en direction de leurs emplacements actuels.

Ces découvertes ont été permises par l’extrême sensibilité de l’instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) installé sur le VLT de l’ESO ² . « Le gain en performance de SPHERE, combiné à notre connaissance restreinte de la forme des plus gros astéroïdes peuplant la ceinture principale, nous ont permis d’effectuer de substantiels progrès dans ce domaine » ajoute Laurent Jorda du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, co-auteur de l’étude.

Les astronomes seront en mesure d’acquérir les images détaillées d’un plus grand nombre d’astéroïdes lorsque l’ELT (Extremely Large Telescope), actuellement en cours de construction au Chili, entrera en service à la fin de cette décennie. « Les observations des astéroïdes de la ceinture principale au moyen de l’ELT nous permettront d’étudier des objets de diamètres inférieurs, compris entre 35 et 80 kilomètres selon leur localisation spatiale, ainsi que des cratères de dimensions comprises entre 10 et 25 kilomètres » conclut Vernazza. « Disposer d’un instrument tel que SPHERE sur l’ELT nous permettrait même d’imager un semblable échantillon d’objets au sein de la Ceinture de Kuiper. En d’autres termes, nous serons en mesure de caractériser l’histoire géologique d’un échantillon plus étendu de petits corps depuis la surface de la Terre. »

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

1. Dans le Guide du Routard Galactique de Douglas Adams, le nombre 42 constitue la réponse à la « Question Ultime de la Vie, de l’Univers et du Tout ». Ce 12 octobre 2021, nous célébrons le 42ème anniversaire de la publication de cet ouvrage.

2. L’ensemble des observations ont été effectuées au moyen de ZIMPOL (Zurich IMaging POLarimeter), un polarimètre imageur, sous-système de l’instrument SPHERE qui opère dans le domaine visible.

Rosetta : de nombreux changements détectés à la surface de la comète 67P/Churyumov-Gersimenko

29 mars 2017 by osuadmin

La mission Rosetta a passé deux ans en orbite autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, permettant d’observer et de suivre l’évolution de la surface sur les images de la caméra OSIRIS-NAC (voir note). De décembre 2014 à juin 2016, de nombreux changements ont été détectés en surface, localisés à certaines zones bien précises et liés aux processus d’activité cométaire. Dans leur grande majorité, ces changements modifient de façon marginale la surface de 67P, ce qui implique que le paysage observé aujourd’hui a été façonné plus tôt dans l’histoire de la comète, lorsque son orbite était différente et/ou qu’elle contenait plus de matériaux volatiles.

Ces travaux ont été réalisés par une équipe internationale incluant des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS / Aix-Marseille Université) et du Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (Observatoire de Paris / Université Paris Diderot). Olivier Groussin, chercheur au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, est 2ème auteur de cet article publié dans le revue Science le 21 mars 2017.

Les comètes, résidus de la période d’accrétion des planètes, contiennent des informations primordiales pour comprendre comment les planètes se sont formées et comment la vie a pu se développer sur Terre. Les comètes qui ont survécus depuis la formation du système solaire ont été affectées par de nombreux processus, dont en particulier leur activité, liée à la sublimation des glaces lorsque la comète se rapproche du soleil, qui altère les couches externes du noyau. Malheureusement, ces processus et leurs conséquences sont encore mal compris. Un des grands objectifs scientifiques de la mission Rosetta était donc d’étudier les processus d’évolution de 67P/Churyumov-Gerasimenko pour essayer de séparer l’inné (« le primordial ») de l’acquis (« l’évolutif ») et ainsi déterminer dans quelle mesure cette comète contient-elle encore des traces de la période d’accrétion ?

La caméra OSIRIS-NAC (voir note) de la sonde spatiale Rosetta a observé le noyau de la comète 67P pendant plus de 2 ans, avec une résolution spatiale meilleure que le mètre. Ce suivi temporel a permis de détecter de nombreux changements en surface, en comparant les images obtenues avant et après le passage au périhélie (Figure 1). Les changements sont de nature variées : érosion de falaises sur plusieurs mètres, développement de fractures préexistantes, mouvement de dunes, déplacement de blocs d’une taille supérieure à 20 m, ou encore transport de matière laissant apparaître de nouvelles structures morphologiques. Certains changements sont aussi transitoires : ils apparaissent lorsque la comète se rapproche du soleil, pour disparaître ensuite lorsqu’elle s’en éloigne, la surface retrouvant alors son état initial.

Les changements observés résultent principalement de la sublimation des glaces dans les couches externes du noyau, qui fragilise les falaises, permet le transport des matériaux non-consolidés d’une région à l’autre du noyau, ou encore est à l’origine des phénomènes éoliens (e.g. les dunes). Dans leur grande majorité les changements ont lieu lorsque la région concernée est à son maximum d’ensoleillement, et donc près du périhélie pour la plupart d’entre eux.

Les changements sont très localisés et concernent de petites zones couvrant, pour les plus grandes, quelques dizaines de milliers de mètres carrés (<0.02% de la surface). Leur nature extrêmement localisée, parfois au milieu d’un terrain en apparence uniforme, révèle des inhomogénéités de composition et/ou de propriétés physiques sous la surface à l’échelle de la dizaine de mètre.

Ces changements n’ont pas modifiés de façon significative l’apparence de la comète. Par exemple, l’érosion maximale observée sur une falaise est de 12 m, sur une longueur de 50 m, mais pour la très grande majorité des falaises l’érosion est trop faible pour être détectée visuellement, probablement inférieure au mètre. Le paysage observé aujourd’hui sur 67P ne résulte donc pas de ses derniers passages près du Soleil. Il a été façonné plus tôt dans l’histoire de la comète, lorsque son orbite était différente et/ou qu’elle contenait plus de matériaux volatiles.

Un regard détaillé sur des galaxies naissantes

7 mars 2017 by osuadmin

En poussant les plus grands télescopes à leurs limites, une équipe internationale d’astronomes, impliquant des chercheurs français du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS/Université Aix-Marseille) et de l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse (CNRS/Université de Toulouse Paul Sabatier) a découvert une population de petites galaxies naissantes à une distance de plus de 11 milliards d’années-lumière, qui nous apporte des informations précieuses sur les premiers stades de formation des galaxies. Bien que rares, ces galaxies révèlent avec des détails sans précédent les conditions physiques extrêmes qui ont existé lorsque les premières galaxies se sont formées juste après le Big Bang. L’article a été publié dans Nature Astronomy le 2 mars 2017.

La naissance et les premiers instants de l’évolution des galaxies – comme notre Voie Lactée – dans les quelques centaines de millions d’années après le Big Bang est encore largement inaccessible aux moyens d’observation actuels. Ces dernières décennies, des galaxies ont pu être observées jusqu’à l’époque dite des « Ages Sombres », dans les 700 premiers millions d’années, lorsque l’univers était rempli d’un nuage d’hydrogène dense. Ces premières galaxies sont très faibles et enfouies dans un brouillard de gaz. Il est de ce fait très difficile de les observer à partir des observatoires actuels, et leur naissance et premières étapes d’assemblage n’ont jamais été observées en détail.

Pour identifier et étudier les propriétés de galaxies nouvellement formées, une équipe internationale a suivi une approche différente présentée dans une nouvelle étude publiée dans le numéro de mars de la revue Nature Astronomy. De fait, de nouvelles galaxies continuent de se former bien après les « Ages Sombres », et cette nouvelle étude a permis d’identifier des galaxies naissantes observées plus tard dans la vie de l’univers, environ un milliard d’années après les « Ages Sombres », quand l’univers n’avait cependant que 5% de son âge actuel. Etant malgré tout un peu plus proches de nous et sorties du brouillard dans lequel elles baignaient précédemment, ces galaxies sont plus faciles à étudier en détail ce qui a permis à cette équipe d’observer toutes les propriétés des galaxies dans leurs premiers instants.

Cette découverte a nécessité un important effort d’observation, coordonné dans le relevé VIMOS Ultra-Deep Survey (VUDS), le plus important relevé de galaxies à ces distances conduit avec le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire Européen Austral au Chili. C’est notamment grâce à la spectroscopie très sensible obtenue avec le spectrographe VIMOS au VLT, complétée par des images du télescope spatial Hubble (NASA-ESA), que l’équipe a pu étudier les propriétés de ces « enfants galaxies » avec des détails sans précédent.

« Pour la première fois nous pouvons observer une population de galaxies extrêmement jeunes, présentant toutes les propriétés attendues des premières galaxies beaucoup plus tôt dans l’univers. Nous pouvons les observer avec des détails sans équivalent », affirme Ricardo Amorin de l’Observatoire astronomique de Rome (INAF), et travaillant maintenant à l’université de Cambridge (UK).

Les spectres obtenus avec VIMOS mettent en évidence que ces galaxies sont très riches en gaz ionisé, « avec très peu de poussières et d’éléments dit métalliques, comme le Carbone et l’Oxygène, qui sont produits par les premières étoiles massives dans une galaxie et dispersés très tôt lorsque ces étoiles meurent », précise Enrique Perez-Montero de l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie, co-auteur de l’article. Ces étoiles très chaudes illuminent (ionisent) le gaz environnant avant de mourir en supernovæ dans une gigantesque explosion produisant des écoulements de gaz à grande échelle qui entrainent le gaz et les éléments métalliques. Les auteurs proposent que ce mécanisme pourrait expliquer comment leurs analogues primitifs ont pollué l’univers avec ces éléments métalliques et ont nettoyé leur environnement de gaz, contribuant à la fin des « Ages Sombres ».

Adriano Fontana de l’Observatoire de Rome (INAF), et co-auteur de l’étude, explique : « nous observons ces galaxies lors de ce qui semble être leur premier épisode de formation massive d’étoiles, ce qui les rend très lumineuses ». Olivier Le Fèvre, du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université et CNRS) et responsable scientifique du programme VUDS, ajoute : « nous avons pu trouver ces galaxies grâce aux observations très profondes d’un échantillon sans précédent de plus de deux mille galaxies. Les images du télescope spatial Hubble montrent des galaxies environ 30 fois plus petites et 100 fois moins massives que notre Voie Lactée, avec des formes compactes et irrégulières se présentant quelques fois en paires de galaxies en coalescence ».

Les galaxies découvertes dans cette étude éclairent sous un nouvel angle le processus encore largement inconnu de la formation des premières galaxies. Les méthodes mises en œuvre préparent à une meilleure interprétation des données qui seront obtenues avec le futur télescope spatial James Webb (JWST, NASA-ESA-CSA) qui sera lancé de Kourou fin 2018. Une époque excitante et potentiellement révolutionnaire de la cosmologie observationnelle et de l’étude de la formation des galaxies vient de commencer.

Le télescope James Webb à la découverte de l’Univers ancien

9 décembre 2021 by osuadmin

Après de nombreux contretemps, le télescope spatial James Webb devrait être lancé le 22 décembre. Ses instruments ont été conçus pour observer les objets les plus lointains.

Il est annoncé comme cent fois plus puissant que Hubble, opérationnel depuis maintenant trente et un ans. Lorsqu’il déploiera son miroir de 6,50 mètres d’envergure, il deviendra le plus grand observatoire en orbite. C’est peu dire que le télescope spatial James Webb (JWST) de la Nasa, dont le lancement prévu pour le 22 décembre, est attendu par la communauté astronomique mondiale… La préparation n’aura pas été simple : il est si large qu’il aura fallu des trésors d’ingénierie pour le plier avec ses dix-huit miroirs hexagonaux, afin qu’il tienne dans la coiffe d’un lanceur Ariane V. Mais le jeu en vaut la chandelle : il devrait offrir des possibilités inédites d’examen de galaxies aussi lointaines qu’anciennes ou de systèmes planétaires dans notre Voie lactée. Plusieurs équipes du CNRS sont impliquées dans ce programme de la Nasa.

Le miroir doré à 18 segments hexagonaux du JWST est spécialement conçu pour capter la lumière infrarouge des premières galaxies qui se sont formées dans l’Univers primitif.

Crédit : NASA/Desiree Stover

L’infrarouge pour voir loin

« Le JWST comble un manque entre Hubble, qui ne s’aventure que dans le proche infrarouge, et les télescopes spatiaux Herschel et ISO ¹ de l’Agence spatiale européenne (ESA), qui plongent dans l’infrarouge lointain, avance Daniel Rouan, directeur de recherche émérite au Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique ². Ce nouveau télescope offrira des observations à des longueurs d’onde comprises entre un demi et trente micromètres, avec d’énormes gains de sensibilité. Ces rayonnements permettent de scruter des objets plutôt froids, comme la poussière et le gaz interstellaire des galaxies, dont la nôtre, les planètes, mais aussi des galaxies très lointaines. Pour ces dernières, qui ne sont pas froides, l’expansion de l’Univers provoque en effet un décalage apparent des émissions d’énergie vers l’infrarouge. »

« Les rayonnements infrarouges permettent de scruter des objets plutôt froids, comme la poussière et le gaz interstellaire des galaxies, dont la nôtre, les planètes, mais aussi des galaxies très lointaines. »

Certaines molécules sont également plus faciles à détecter dans ces fréquences. L’hydrogène, le principal composant du milieu interstellaire, est par exemple presque invisible en dehors de ces émissions de la bande infrarouge, à moins qu’il soit porté à des températures très élevées. Pour des observations au niveau du sol, les rayonnements infrarouges en provenance de l’espace sont malheureusement massivement absorbés par l’atmosphère. Ceux compris entre 10 et 800 micromètres ont même totalement disparu. C’est d’ailleurs cette absorption qui est à l’origine de l’effet de serre causé par des gaz comme le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau. Les rares rayons infrarouges restants sont ensuite parasités par une multitude de sources naturelles et artificielles plus intenses.

Des télescopes ont été installés dans des observatoires en altitude, des ballons ou des avions pour limiter ces problèmes, mais rien qui ne permette de capter correctement les plus infimes sources d’énergie en provenance de l’espace. Il faut dire que les équipements d’observation émettent eux-mêmes des infrarouges.

Image obtenue lors des tests de l’instrument NIRSpec. Pour étudier les astres des galaxies très lointaines, il divisera leur lumière en spectres ce qui permettra d’en apprendre plus sur leur composition.

Crédit : ESA/SOT team

À 1,5 million de kilomètres de la Terre, sur une orbite parallèle à celle de notre planète et à une distance quatre fois celle de la Terre à la Lune, le JWST s’affranchira de ces vicissitudes. Enfin, cet environnement l’aidera à maintenir une température suffisamment basse pour que le rayonnement thermique du JWST émis dans l’infrarouge ne brouille pas le rayonnement venu des objets les plus faibles.

Scruter le cœur des galaxies

Une fois en position et bien déployé, le JWST pourra utiliser ses quatre instruments. NIRCam, NIRSpec et Niriss sont respectivement une caméra, un spectromètre multiobjet et un spectromètre grand champ spécialisés dans le proche infrarouge. Développé en Europe avec une forte participation du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, Miri ³ est quant à lui une caméra et un spectromètre agissant dans l’infrarouge moyen de 5 à 28 micromètres de longueur d’onde. « Miri est très important car il couvre un domaine de longueur d’onde unique et crucial pour l’astrophysique. Très versatile, il réalise à la fois de l’imagerie et une spectroscopie qui permet de détecter des raies d’énergie bien particulières », souligne Daniel Rouan. Sur le projet depuis vingt et un ans, le chercheur veut pouvoir scruter le cœur des galaxies abritant un trou noir supermassif, ainsi que des exoplanètes.

Modèle d’un détecteur pour l’instrument infrarouge moyen (Miri) du JWST. Le détecteur (en vert) est similaire aux dispositifs à couplage de charge des appareils photo numériques.

Crédit : NASA

Ces dernières sont très difficiles à imager directement, car elles sont noyées dans la lumière de leur étoile qui brille entre cent mille et dix milliards de fois plus intensément qu’elles. Des dispositifs optiques appelés coronographes sont donc nécessaires à l’observation d’exoplanètes, en masquant en grande partie la lumière de l’étoile. Daniel Rouan a d’ailleurs inventé le principe de trois des quatre coronographes de Miri. NIRCam, réalisé aux États-Unis, présente certaines similarités avec Miri, mais vise des longueurs d’onde inférieures à cinq micromètres. Surtout construit par des industriels européens, NIRSpec peut obtenir le spectre de plusieurs objets à la fois, là où Miri les étudie un par un en se concentrant sur de plus petites régions et dans des régimes spectraux différents. Niriss, conçu au Canada, combine les possibilités des trois autres, tout en gardant assez de spécificités pour ne pas être redondant. Comprendre la formation du Système solaire

Pour disposer de toute cette technologie, les créneaux d’observation sont forcément très disputés. Les équipes qui ont participé à la création des instruments du JWST bénéficient de temps d’observation garanti. Les autres doivent postuler à des appels d’offres : c’est ainsi que le projet d’Olivier Berné, chargé de recherche CNRS à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie ⁴, a été sélectionné parmi une centaine de propositions. « Nous nous intéressons à la nébuleuse d’Orion, car le consensus scientifique actuel considère qu’elle présente un environnement semblable à celui de la formation de notre Système solaire, à proximité d’étoiles particulièrement massives », explique Olivier Berné.

« Le JWST permettra également de s’intéresser à une phase datant de 7 milliards d’années après le big bang, quand l’Univers avait la moitié de son âge actuel. »

L’observer ferait donc remonter le temps vers ces conditions primordiales, et permettrait d’étudier la composition de la matière, des gaz et des poussières avant l’effondrement des nuages stellaires. Ce phénomène permet la formation d’une étoile et d’un disque, d’où naissent à leur tour des planètes, voire la vie. « Nous voulons comprendre les ingrédients de départ nécessaires à la cuisine qui mènent jusque-là », explique le chercheur.

Le JWST permettra également de s’intéresser à une phase datant de 7 milliards d’années après le big bang, quand l’Univers avait la moitié de son âge actuel. « Nous recevons des signaux des galaxies de cette époque, mais nous ne pouvons pas voir ce qu’il y a à l’intérieur. L’étude d’Orion pourrait fournir une boîte à outils pour aider les spécialistes de cette époque à les interpréter », précise Olivier Berné.

Des tourbillons gazeux d’hydrogène, de soufre et d’hydrocarbures entourent un ensemble de jeunes étoiles dans cette image composite de la nébuleuse d’Orion, vue par les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer.

Crédit : NASA/JPL-Caltech STScI

Avec ses collègues, il disposera de 35 heures d’observation en septembre 2022 pour obtenir un maximum de données, grâce auxquelles les chercheurs espèrent mener à bien ces deux problématiques. « Nous nous préparons depuis 2014 avec des simulations et des observations depuis le sol, raconte Olivier Berné. Tous les réglages des observations doivent être le mieux optimisés pour récupérer les meilleures données possibles quand ce sera notre tour, un peu comme pour prendre une photo professionnelle. La différence est que nous devons régler un télescope de plus de six tonnes, situé à 1,5 million de kilomètres, avec une précision de la taille d’un cheveu pour capturer un maximum de photons. Mais nous allons gagner tellement de détails en retour que j’aime dire que nous allons passer d’un tableau impressionniste à du réalisme hollandais ! »

Remonter le temps jusqu’aux premières étoiles

Il est loin d’être le seul à attendre de pied ferme la mise en orbite du télescope. Nicole Nesvadba, chargée de recherche CNRS au laboratoire J-L Lagrange ⁵ et en charge du programme « temps ouvert » du JWST, a obtenu trois créneaux, répartis sur les cinq années où Miri devrait fonctionner. « Nous travaillons sur les trous noirs supermassifs dans des galaxies, situés au cœur des quasars : des noyaux très actifs et lumineux des galaxies, dévoile Nicole Nesvadba. Ces objets pourraient déterminer la formation d’étoiles et la croissance en masse de leurs galaxies hôtes les plus massives, et nous voulons comprendre comment. Le JWST nous permettra d’observer ces processus à travers presque toute l’histoire de l’Univers, jusqu’aux tout premiers de ces trous noirs. »

« Nous allons gagner tellement de détails que nous allons passer d’un tableau impressionniste à du réalisme hollandais ! »

La chercheuse mentionne la phase de formation rapide et soutenue d’étoiles, deux à trois millions d’années après le big bang, suivie d’un effondrement de la production d’étoiles six milliards d’années après le big bang. « Nous ne comprenons pas encore ce qui a provoqué un tel ralentissement alors qu’il restait bien assez de gaz disponible pour continuer, avoue Nicole Nesvadba. Nous regardons du côté des interactions entre les trous noirs, les quasars et la formation des galaxies. »

L’énergie injectée par les trous noirs dans les nuages de gaz alentour pourrait en effet jouer un grand rôle. Le JWST offrira une occasion unique d’observer ce phénomène dans des galaxies relativement proches de la nôtre, ainsi qu’à différentes échelles. Les chercheurs ont ainsi hâte de voir le JWST en fonction et doivent se remettre en selle avant l’arrivée des données.

Le projet a en effet pris un retard considérable et certaines équipes attendent depuis des années de reprendre la mission. « Le premier planning prévoyait un lancement en 2008, souligne Daniel Rouan. Certains industriels américains ont eu des estimations assez “particulières” des coûts et le Congrès a bien failli tout arrêter en réponse. Les équipes européennes, académiques comme industrielles, ont livré à temps tous les instruments dont elles étaient responsables. » Plus de vingt ans après le début du projet, James Webb est enfin prêt à devenir un acteur incontournable de l’observation spatiale.

Voir en ligne : L’article dans le Journal du CNRS

1. Infrared space observatory, observatoire spatial infrarouge.

2. Unité CNRS/Observatoire de Paris-PSL/Sorbonne Université/Université de Paris.

3. Mid-infrared instrument.

4. Unité CNRS/Université Toulouse Paul Sabatier/Cnes.

5. Unité CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur.

Mise en évidence de la contamination de la surface des astéroïdes par les poussières interplanétaires

16 janvier 2017 by osuadmin

Une équipe internationale composée principalement de chercheurs français a révélé la présence de poussières exogènes à la surface de la planète naine Cérès (le plus gros astéroïde de la ceinture principale). Cette contamination provient vraisemblablement d’un nuage de poussières situé dans la ceinture principale externe et qui s’est formé à la suite d’une collision récente (<10 millions d’années). Cette étude remet en question le lien de parenté entre Cérès et les astéroïdes de sa classe spectrale (dits de type C) et ouvre la possibilité d’une origine trans-Neptunienne : Ceres et Orcus pourraient être « jumeaux ». Cette étude est publiée le 16 janvier 2017 dans The Astronomical Journal.

Les poussières interplanétaires, qui sont à l’origine de la plupart des étoiles filantes, représentent la fraction la plus importante de la matière extraterrestre accrétée par la Terre. Une équipe menée par Pierre Vernazza chargé de recherche CNRS au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM – CNRS/Université Aix-Marseille) a démontré qu’il en est vraisemblablement de même pour les astéroïdes.

Pour cette étude, les observations ont été réalisées dans l’infrarouge thermique avec SOFIA, un télescope embarqué à bord d’un avion.
*Crédit : DLR*

Pierre Vernazza explique « en analysant les propriétés spectrales de la planète naine Cérès, nous avons détecté la présence d’un composant anhydre à sa surface (des particules fines de pyroxène). Or tous les modèles d’évolution thermique pour cet objet prédisent une surface composée uniquement de minéraux hydratés (carbonates, phyllosilicates). L’hypothèse d’une origine endogène pour les particules de pyroxène semble ainsi peu plausible et une origine exogène apparaît comme la plus probable ».

L’équipe s’est ensuite penchée sur la source de cette contamination. Les bandes de poussières produites au sein de la ceinture principale à la suite de collisions majeures entre astéroïdes apparaissent comme les sources les plus probables. En particulier, la bande dite alpha, issue de la famille collisionelle Beagle (une sous famille de celle de Thémis) s’est formée il y a moins de 10 millions d’années et constitue une source majeure de poussières dans la partie externe de la ceinture principale. Des observations récentes ont par ailleurs montré que la poussière de pyroxène est une des briques principales à partir de laquelle le corps parent de la famille de Thémis s’est formé. La bande de poussière alpha serait ainsi une source de contamination plausible de la surface de Cérès.

Composition de surface et structure interne de la planète naine Cérès. La surface apparaît comme un mélange de poussières anhydres (pyroxène) vraisemblablement exogènes et de poussières hydratées endogènes (phyllosilicates, carbonates). Les modèles prédisent également la présence d’un noyau rocheux.
*Crédit : LAM/NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA*

Si le pyroxène observé à la surface de Cérès est de nature exogène, alors plus rien ne relie Cérès aux autres astéroïdes de sa classe spectrale (dits de type C). Le fait que les silicates hydratés à sa surface soient riches en ammoniac ouvre la possibilité d’une origine trans-Neptunienne : Cérès et Orcus pourraient être « jumeaux ». Ainsi, Cérès pourrait, de même que les astéroïdes de type P et D pour lesquelles une origine trans-Neptunienne est évoquée, s’être formé aux confins du système solaire et aurait atterri dans la ceinture principale à la suite de la migration des planètes géantes.

Cette étude suggère par la même occasion que la présence surprenante et à ce jour inexpliquée de pyroxène à la surface des astéroïdes métalliques ¹ est une conséquence directe de l’impact de ces poussières. Ainsi, il semble que la contamination par ces particules fines soit un processus global qui affecte la surface de tous les astéroïdes situés à proximité de cette bande de poussières.

Pierre Vernazza conclue « cette étude résout une question de longue date puisqu’on s’est toujours demandé à quel point les signatures spectrales des astéroïdes reflétaient réellement leur composition originelle ou celle des matériaux qui les impactent. Il s’avère que le niveau de contamination ne dépasse pas les 20% et que la composition originelle reste spectralement bien identifiable. »

1. Ces derniers se situent pour la plupart dans la partie externe de la ceinture principale, à proximité de la bande de poussières.

Feu vert pour la mission SVOM

13 décembre 2016 by osuadmin

Mardi 13 décembre 2016, le Conseil d’Administration du CNES a approuvé l’engagement de l’agence spatiale française dans la mission scientifique sino-française SVOM (Space-based multiband astronomical Variable Objects Monitor) ¹. Le satellite SVOM sera lancé en 2021. Son objectif scientifique sera de scruter les sursauts gamma. Le CNES et les laboratoires de recherche français (du CNRS, des universités et du CEA) fourniront des éléments-clés pour cette mission ². Dix laboratoires du CNRS sont impliqués dans ce projet. Côté Marseille, le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), un des initiateurs du projet en 2005, occupe une place de premier plan. En effet, Stéphane Basa, directeur de recherche CNRS au LAM est un des deux responsables de la mission.

SVOM est un satellite dédié à l’étude des sursauts gamma, ces bouffées ultra-énergétiques qui nous atteignent depuis l’Univers tout entier. Ces phénomènes signent des évènements cataclysmiques, comme l’explosion finale d’étoiles très massives, ou la coalescence d’étoiles à neutrons entre elles ou avec des trous noirs.

Bien que plusieurs centaines de sursauts gamma aient été détectés à ce jour, ils restent imparfaitement compris. Phénomènes par essence transitoires – les plus longs peuvent être observés pendant quelques jours, les plus courts pendant quelques minutes – les étudier exige à la fois des instruments d’observation à la pointe de la technologie et une réactivité exceptionnelle du satellite et du segment sol de la mission.

SVOM fournira en temps réel à la communauté scientifique internationale les coordonnées célestes des sursauts qu’il détectera, pour permettre de pointer au plus vite les télescopes terrestres qui lui sont complémentaires. Doté d’une grande agilité, le satellite se réorientera lui-même vers ces évènements, avec l’ensemble de ses instruments, en quelques minutes.

Le système SVOM a été particulièrement optimisé pour que les sursauts détectés puissent être observés en détail par les télescopes terrestres. Ses instruments ont été conçus pour être sensibles à des sursauts particulièrement lointains, dit cosmologiques, dont l’étude ouvrira une fenêtre sur l’Univers très jeune.

Pendant la mission de SVOM, des détecteurs d’ondes gravitationnelles et de neutrinos seront également en fonctionnement. La coïncidence temporelle entre ces observatoires de phénomènes cosmiques transitoires s’annonce d’une telle richesse scientifique que des accords sont déjà prévus au sein de la communauté scientifique.

Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) est un des acteurs majeurs de cette collaboration sino-française et sur Marseille, il pourra compter sur la participation du Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM) qui contribuera à la préparation de la mission.

Le LAM est un des initiateurs du projet et Stéphane Basa, directeur de recherche CNRS au LAM, co-responsable de la mission, porte ce projet depuis 2005. De plus, le LAM est responsable d’un volet fondamental de la mission : le télescope de suivi au sol. L’Observatoire de Haute Provence est également fortement impliqué dans la réalisation de ce télescope robotique d’1,3 mètre. C’est d’ailleurs à l’OHP que le télescope sera testé au cours du second semestre 2018 avant d’être installé au Mexique pour le suivi des opérations du satellite. Dans ce cadre, le LAM est également responsable de la collaboration avec l’Université Nationale Autonome du Mexique qui hébergera le télescope.

1. SVOM est une coopération technique et scientifique inédite entre le CNES et ses partenaires scientifiques français, la CNSA, la CAS (Chinese Academy of Science), à qui la CNSA délègue la réalisation du satellite, et d’autres instituts chinois en charge du segment sol de la mission.

2. La contribution française à SVOM sera développée en coopération avec dix laboratoires scientifiques du CNRS et du CEA : Astrophysique Instrumentation et Modélisation (Université Paris Diderot / CEA-IRFU / CNRS) AstroParticules et Cosmologie (Université Paris Diderot / CNRS / CEA / Observatoire de Paris) Centre de Physique des Particules de Marseille (Aix-Marseille Université / CNRS) Institut d’Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie / CNRS) Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (Université Toulouse 3 - Paul Sabatier / CNRS) Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire (Université Paris Sud / CNRS) Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université / CNRS) Laboratoire Galaxies, Etoiles, Physique et Instrumentation (Université Paris Diderot / CNRS / Observatoire de Paris) Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (Université de Montpellier / CNRS) Observatoire Astronomique de Strasbourg (Université de Strasbourg / CNRS) ainsi qu’avec le Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics à Garching en Allemagne et l’Université Nationale Autonome du Mexique.