Brève

Une enquête sur la vue la plus profonde d’Hubble dans le passé révèle de nouveaux indices Il semble y avoir d’innombrables trous noirs dans l’univers. Les trous noirs les plus massifs, pesant des millions ou des milliards de fois la masse de notre Soleil, se cachent au centre des galaxies. Lorsque ces dragons endormis engloutissent tout ce qui passe près d’eux, ils peuvent briller comme des phares lumineeux appelés noyaux galactiques actifs. D’autres trous noirs n’aspirent pas constamment la matière environnante, mais par intermittence, faisant vaciller leur luminosité. Ce comportement a été utilisé par les astronomes pour partir à la chasse aux trous noirs. L’un des meilleurs terrains de chasse est le Champ Ultra Profond d’Hubble – qui a révélé des galaxies faibles existant peu après le big bang. La photo du Champ Ultra Profond d’Hubble a été révélée en 2004. Une équipe d’astronomes, incluant des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, a examiné des images ultérieures du Champ Ultra Profond d’Hubble et a trouvé des variations de luminosité parmi certaines galaxies. Ces variations sont attribuées à la variabilité des trous noirs – comme les lumières clignotantes de vacances. Le résultat est qu’ils ont trouvé plus de trous noirs dans l’univers primordial que ce qui avait été précédemment rapporté. La relation entre les premières galaxies et les trous noirs massifs est un dilemme de poule et d’œuf pour les cosmologistes. Qu’est-ce qui est apparu en premier ?
Revisiter l’extraordinaire Champ Ultra Profond d’Hubble offre de nouveaux indices. Cette étude est publiée dans le journal Astrophysical Journal Letters (volume 971): “Glimmers in the Cosmic Dawn: A Census of the Youngest Supermassive Black Holes by Photometric Variability”, Hayes M.J. et al.,2024

Laissez-vous guider par les médiateurs et médiatrices scientifiques du Centre Astro pour la visite de l’Observatoire de Haute-Provence (CNRS), haut lieu de la recherche en astrophysique. Vous accéderez à la coupole abritant le télescope de 1.93m qui a permis en 1995 la découverte de la toute première exoplanète, à l’origine du prix Nobel de physique 2019.

Les conférences de nos chercheurs :

Mercredi 24 juillet – 18:00 / Ecologie et société, je t’aime moi non plus
Thierry Tatoni, Professeur à l’Université d’Aix Marseille – Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie Marine et Continentale (IMBE) CNRS – IRD – Avignon Université.

Mercredi 31 juillet – 18:00 / Les futurs très grands télescopes, au sol et dans l’espace
Marc Ferrari, Astronome, Directeur de l’OHP, Directeur-Adjoint de l’Institut Pythéas.

Mercredi 7 août – 18:00 / Dernières vues sur les exoplanètes avec le télescope James Webb
Elodie Choquet, Astronome adjointe à l’Université d’Aix Marseille et au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM – CNRS).

Mercredi 21 août – 18:00 / Les mondes océans : l’eau dans le système solaire et au-delà
Olivier Mousis, Professeur à Aix Marseille Université Astronome au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille – Institut Pythéas – CNRS / Directeur de l’Institut Origines.

Mercredi 28 août – 18:00 / La forêt méditerranéenne face aux sécheresses récurrentes
Elena Ormeno-Lafuente, Chercheuse CNRS – IMBE (Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale) Directrice scientifique de la plateforme AnaEE « O3HP » (Oak Observatory at OHP)

Les sursauts gamma constituent les phénomènes les plus énergétiques de l’Univers : ils résultent des plus lointaines explosions d’étoiles massives mais également de la fusion d’objets compacts comme les étoiles à neutrons. D’une durée très fugace, parfois quelques millièmes de secondes, ces éclairs proviennent d’une libération colossale d’énergie, équivalente à celle générée par le Soleil durant toute sa vie. Certains sursauts gamma sont soupçonnés de survenir lorsque deux étoiles à neutrons, ou une étoile à neutrons et un trou noir, gravitent l’un autour de l’autre, avant de se rapprocher et de fusionner. D’autres sont liés à la mort soudaine d’étoiles très massives au sein de galaxies lointaines. Cette lumière a parfois été émise alors que notre Univers avait moins d‘un milliard d’années. Dès lors, avant d’arriver jusqu’à nous, la lumière de ces astres traverse plusieurs milliards d’années-lumière et se charge ainsi de l’empreinte des multiples époques de l’Univers. En d’autres termes, étudier les sursauts gamma contribue à mieux comprendre la formation de notre Univers. 

La fugacité des sursauts gamma rend leur observation très complexe. Au cours de l’explosion, cette brève et intense lueur gamma est suivie en général par une émission de rayons X ainsi que par un rayonnement de lumière visible qui peuvent être observés pendant quelques jours. Pour détecter, localiser et étudier avec efficacité tous ces phénomènes, SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor), possède quatre instruments : deux conçus et réalisés par la Chine (GRM et VT) et deux par la France :

• ECLAIRs, un télescope X et gamma à grand champ de vue pour détecter et localiser les sursauts gamma dans la bande des rayons X et des rayons gamma de basse énergie. Ce télescope à grand champ couvre un sixième de l’ensemble de la voûte céleste. Il détectera les sursauts gamma et fournira leur position avec une précision d’une dizaine de minutes d’arc, équivalente au tiers du diamètre apparent de la Lune. Le télescope ECLAIRs est développé sous maîtrise d’œuvre du CNES avec des laboratoires français sous tutelles du CEA, du CNRS et de ses partenaires, notamment l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (CNES/CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier), l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (CEA) et le laboratoire « Astroparticule et cosmologie » (CNRS/Université Paris Cité).
• MXT, un télescope sensible aux rayons X de basse énergie pour l’observation des sursauts gamma. Avec son petit champ de vue (57×57 minutes d’arc), il détectera l’émission rémanente des sursauts gamma et en fournira la position sur la voûte céleste avec une précision supérieure à 30 secondes d’arc (soit le diamètre apparent de Jupiter) dans 50% des cas. Il est développé sous maîtrise d’œuvre du CNES, avec le CEA et le CNRS à travers, notamment, le Laboratoire de physique des deux infinis – Irène Joliot-Curie (CNRS/ Université Paris-Saclay)¹. L’Observatoire de Strasbourg a également contribué à son développement, en particulier pour l’outil de traitement de données du télescope et les bancs de simulation pour les pipelines scientifiques.
  Concrètement, quand un sursaut gamma sera détecté par ECLAIRs, le satellite se réorientera en quelques minutes pour viser précisément la zone de l’événement localisé et permettre ainsi aux instruments ayant un champ de vue étroit, notamment MXT, d’observer à leur tour ce sursaut. L’information liée au positionnement du sursaut gamma sur la voûte céleste sera également transmise au sol en moins d’une minute, grâce à un réseau d’antennes déployé tout autour de l’équateur et des tropiques, jusqu’à deux centres de veille établis en France et en Chine. Ces derniers pourront alors lancer des investigations complémentaires et le cas échéant alerter les grands télescopes terrestres afin qu’ils puissent à leur tour s’orienter vers la zone du ciel et observer le sursaut gamma. 

Pour compléter les observations faites depuis l’espace, les scientifiques de la mission SVOM disposent d’une panoplie d’instruments d’observation terrestres dédiés au projet. L’une des pièces maîtresses de ce dispositif est le télescope robotique COLIBRI spécialement développé pour l’occasion et fruit d’une collaboration étroite entre la France, où le CNRS, l’Université d’Aix-Marseille et le CNES ont joué un rôle essentiel, et le Mexique (UNAM et CONACHyT). Ce télescope offre des performances uniques en termes de sensibilité, rapidité et couverture spectrale qui le rendent unique au niveau mondial. C’est cette synergie étroite entre le sol et l’espace, couplée au caractère multi-longueurs d’ondes des observations, qui constitue la grande prouesse scientifique et technique de la mission SVOM.

La mission, le lancement, le satellite et les opérations de la mission SVOM sont sous responsabilité chinoise. La conception et la réalisation des instruments et des composantes sol sont partagées entre la Chine et la France. Le CNES est le responsable programmatique de la mission et le responsable technique du projet, maitre d’œuvre des instruments ECLAIRs et MXT, en partenariat avec les laboratoires du CEA, du CNRS et de leurs partenaires qui assurent en outre la responsabilité scientifique du projet.

Philippe Baptiste, président-directeur général du CNES, commente : « La participation essentielle du CNES à la mission SVOM avec les deux instruments innovants témoigne une nouvelle fois de la force de notre collaboration internationale pour mener à bien des découvertes scientifiques de grande ampleur. Cette mission nous permettra de recueillir des données très précieuses sur les explosions d’étoiles les plus puissantes de notre Univers et ainsi de mieux comprendre sa formation. »

Antoine Petit, président-directeur général du CNRS, indique : « Je tiens à féliciter les femmes et les hommes, impliqués dans la réalisation de cette mission, en particulier les ingénieurs et les chercheurs des laboratoires du CNRS et de ses partenaires, qui ont œuvré à cette réussite. Le lancement de SVOM dote nos scientifiques d’un observatoire absolument inédit qui sera capable de sonder les phénomènes les plus violents de l’Univers. »

François Jacq, administrateur général du CEA, déclare : « Le CEA est très fier de contribuer à ce projet spatial en apportant son savoir-faire en terme de conception, d’intégration et de qualification des instruments spatiaux ainsi qu’en portant la responsabilité scientifique de la mission pour la France. Nous avons hâte de recevoir et analyser les premières alertes de SVOM à l’automne, qui vont ouvrir une nouvelle fenêtre sur le moteur des objets les plus énergétiques de l’univers. C’est aussi un magnifique exemple de science ouverte, avec un partage instantané des données avec la communauté scientifique internationale. »