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La comète Manx du nuage d'Oort, une précieuse source d'informations sur l'origine du Système Solaire

Des astronomes ont découvert un objet unique qui semble s'être formé à relative proximité du Soleil, à une époque semblable à celle de la Terre, et dont le contenu matériel a été préservé des milliards d'années durant à l'intérieur du Nuage d'Oort. Des observations effectuées au moyen du Très Grand Télescope de l'ESO et du Télescope Canada France Hawaï, indiquent que C/2014 S3 (PANSTARRS) est le tout premier objet doté d'une orbite cométaire à longue période découvert à ce jour, qui présente les caractéristiques d'un astéroïde primitif du Système Solaire interne. Cette découverte devrait livrer d'importantes informations concernant la formation du Système Solaire.

Dans un article publié ce jour au sein de la revue Science Advances, l'auteur principal, Karen Meech de l'Institut d'Astronomie de l'Université d'Hawaï, et ses collègues, déduisent de leurs observations que C/2014 S3 (PANSTARRS) s'est formé dans le Système Solaire interne à la même époque que la Terre, mais qu'il en fut éjecté à un stade très précoce.

Leurs observations suggèrent que cet objet consiste en un corps rocheux primitif, ce qui le différencie d'un astéroïde contemporain, très différent de ce qu'il était à l'origine. A ce titre, il constitue l'une des briques potentielles des planètes rocheuses telle que la Terre, qui fut expulsé du Système Solaire interne et dont le contenu fut préservé, des milliards d'années durant, au sein de l'environnement glacial que constitue le nuage d'Oort.

Karen Meech revient sur cette observation inattendue : “Tous les astéroïdes que nous connaissons ont été altérés par ces milliards d'années passés à proximité du Soleil. Il s'agit là du premier astéroïde primitif que nous observons : son contenu a été préservé dans le meilleur congélateur qui soit.”

C/2014 S3 (PANSTARRS) a dans un premier temps été assimilé par le télescope Pan-STARRS1 à une comète faiblement active – il se trouvait alors deux fois plus éloigné du Soleil que la Terre. Sa longue période orbitale actuelle (environ 860 ans) suggère qu'il provient du Nuage d'Oort et qu'il fut récemment poussé à orbiter à plus grande proximité du Soleil.

L'équipe a très rapidement saisi le caractère inhabituel de C/2014 S3 (PANSTARRS) : contrairement à la plupart des comètes dotées d'une longue période orbitale, cet objet n'arbore pas de queue en dépit de sa grande proximité avec le Soleil. D'où son surnom de comète Manx, à l'image de cette race de chat dépourvu de queue. Durant les semaines qui suivirent sa découverte, l'équipe a obtenu des spectres de cet objet peu lumineux au moyen du Très Grand Télescope de l'ESO au Chili.

Une étude approfondie de la lumière réfléchie par C/2014 S3 (PANSTARRS) révèle qu'elle est typique des astéroïdes de type S, qui pour la plupart occupent la ceinture principale d'astéroïdes, entre les planètes Mars et Jupiter. Sa lumière diffère de celle des comètes qui sont censées se former dans le Système Solaire externe et sont glacées, plutôt que rocheuses. En outre, il semble que la matière dont cet objet est constitué ait subi très peu de changement, suggérant qu'il ait été congelé très longtemps. La très faible activité cométaire observée sur C/2014 S3 (PANSTARRS) – des millions de fois plus faible que celle qui caractérise les comètes actives de longue période situées à même distance du Soleil, s'explique par la sublimation de la glace d'eau.

De ces observations, les auteurs concluent que cet objet, probablement constitué de cette matière primitive constitutive du Système Solaire interne, serait longtemps demeuré au sein du Nuage d'Oort, et qu'il effectuerait à présent son retour dans le Système Solaire interne.

Certains modèles théoriques sont capables de restituer – en grande partie tout au moins – la structure actuelle de notre Système Solaire. Ils se différencient notamment au travers des objets censés peupler le Nuage d'Oort, et plus particulièrement au travers du nombre de corps glacés et du nombre de corps rocheux qu'ils prédisent. La toute première découverte d'un corps rocheux en provenance du Nuage d'Oort constitue donc un test important de ces modèles. Les auteurs pensent que l'observation de 50 à 100 comètes Manx sera nécessaire pour discriminer les modèles actuels, augurant par là-même d'une nouvelle ère dans l'étude des origines de notre Système Solaire.

Olivier Hainaut (ESO, Garching, Allemagne) conclut ainsi : “Nous avons découvert la toute première comète rocheuse, et sommes à la recherche d'autres objets de ce type. En fonction de leur nombre, nous pourrons savoir si les planètes géantes ont parcouru le Système Solaire durant leur enfance, ou si elles ont grandi tranquillement, sans se déplacer tant.”

Plus d'informations :  

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé “Inner Solar System Material Discovered in the Oort Cloud”, par Karen Meech et al., paru au sein de la revue Science Advances.

L'équipe est composée de Karen J. Meech (Institut d'Astronomie, Université de Hawaï, Etats-Unis), Bin Yang (ESO, Santiago, Chili), Jan Kleyna (Institut d'Astronomie, Université de Hawaï, Etats-Unis), Olivier R. Hainaut (ESO, Garching, Allemagne), Svetlana Berdyugina (Institut d'Astronomie, Université de Hawaï, Etats-Unis; Institut Kiepenheuer de Physique Solaire, Fribourg, Allemagne), Jacqueline V. Keane (Institut d'Astronomie, Université de Hawaï, Etats-Unis), Marco Micheli (ESA, Frascati, Italie), Alessandro Morbidelli (Université de Nice Sophia-Antipolis, Nice, France) et Richard J. Wainscoat (Institut d'Astronomie, Université de Hawaï, Etats-Unis).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

Liens :  

- Photos du VLT

- Canada France Hawai`i Telescope

Source : ESO http://www.eso.org/public/france/news/eso1614/

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Makemake est l'une des nombreuses planètes naines qui résident dans le domaine extérieur glacial de notre Système solaire appelé la Ceinture de Kuiper, un « dépotoir » d'innombrables corps glacés laissés par la formation du Système solaire.

Après la découverte de Makemake en 2005, les astronomes ont cherché à plusieurs reprises un compagnon en orbite autour du monde glacé. Maintenant, le télescope spatial Hubble a découvert une petite lune autour de Makemake qui est estimée à environ 185 kilomètres de large. Surnommée MK 2, la lune est plus de 1.300 fois plus faible que Makemake, qui est de 1.600 kilomètres de large. MK 2 se trouve à 24.000 kilomètres de la planète naine.

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/18/

Discovery of a Makemakean Moon Alex H. Parker, Marc W. Buie, Will M. Grundy, Keith S. Noll

CBET 4275 : 20160426 : S/2015 (136472) 1

Hubble Discovers Moon Orbiting the Dwarf Planet Makemake

Le Meilleur du télescope spatial Hubble

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

P/2016 G1 (PANSTARRS)

Les membres de l'équipe de recherche Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System) ont découvert une nouvelle comète sur les images CCD obtenues le 01 Avril 2016 avec le télescope Pan-STARRS1 de 1,8-m à Haleakala. Après publication sur les pages NEOCP (NEO Confirmation Page) et PCCP (Possible Comet Confirmation Page) du Minor Planet Center, la nature cométaire de l'objet a été confirmée par de nombreux astrométristes.

Garreth V. Williams a identifié l'astrométrie fortuit de la comète le 12 Mars 2016 du Mt. Lemmon Survey dans laquelle l'objet ayant l'apparence d'un astéroïde était mesuré pour avoir une magnitude de 18,9-19,2.

Les éléments orbitaux elliptiques de la comète P/2016 G1 (PANSTARRS) indiquent un passage au périhélie le 26 Janvier 2017 à une distance d'environ 2,0 UA du Soleil, et une période d'environ 4,15 ans pour cette comète de la ceinture principale (MBC).

http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K16/K16G72.html (MPEC 2016-G72)

http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=P%2F2016%20G1;old=0;orb=0;cov=0;log=0;cad=0#elem

P/2015 HG16 (PANSTARRS)

R. Weryk et R. J. Wainscoat ont signalé la découverte d'une comète sur quatre expositions CCD en bande W obtenues le 04 Avril 2016 avec le télescope Pan-STARRS1 de 1-8m à Haleakala. Weryk a identifié par la suite d'autres images de l'objet obtenues le 11 Février 2016 dans lesquelles l'objet montre également l'évidence d'une queue, ainsi que d'autres détections les 17 et 31 Mars mais trop faibles pour être mesurées. Les observations de suivi par Wainscoat et C. Wipper réalisées le 06 Avril 2016 avec le télescope Canada-France-Hawaii de 3-6m, mesuréees par M. Micheli et Wainscoat, montre que l'objet est clairement cométaire.

Garreth V. Williams (Minor Planet Center) a noté que les observations du 03 Avril semblaient appartenir à un objet ayant l'apparence d'un astéroïde trouvé il y a un an par Pan-STARRS1 les 20, 21 et 24 Avril 2015, lequel avait reçu la désignation de 2015 HG16 en tant que planète mineure. Weryk avait déjà identifié des observations antérieures de Pan-STARRS1 datant des 24 Février et 09 Avril 2015 lorsque Willams a fait le lien entre les observations de 2015 et 2016.

Les éléments orbitaux elliptiques de la comète P/2015 HG16 (PANSTARRS) indiquent un passage au périhélie le 29 Juin 2014 à une distance d'environ 3,1 UA du Soleil, et une période d'environ 10,4 ans pour cette comète de la famille de Jupiter.

http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K16/K16GB4.html (MPEC 2016-G114)

http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=P%2F2015%20HG16;old=0;orb=0;cov=0;log=0;cad=0#elem

C/2015 WZ (PANSTARRS)

Un objet ayant l'apparence d'un astéroïde découvert sur les images prises le 17 Novembre 2015 avec le télescope Pan-STARRS1 de 1.8-m de Haleakala, avec des images de pré-découverte datant du 25 Octobre et des 07, 08, et 15 Novembre 2015, et classifié en tant que tel comme un objet transneptunien avec un passage au périhélie en Avril 2016 à 1,4 UA du Soleil sur une orbite rétrograde, a révélé sa nature cométaire à l'approche du périhélie comme l'ont montré les images obtenues par G. Borisov (MARGO, Nauchnij) le 17 Avril 2016.

LA comète C/2015 WZ (PANSTARRS) effectuera un passage à environ 0,97 UA du Jupiter fin Août 2017.

Les éléments orbitaux elliptiques de la comète C/2015 WZ (PANSTARRS) indiquent un passage au périhélie le 15 Avril 2016 à une distance d'environ 1,3 UA du Soleil.

http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K16/K16H29.html (MPEC 2016-H29)

http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=C%2F2015%20WZ;old=0;orb=0;cov=0;log=0;cad=0#elem

Date des PASSAGES au PERIHELIE des COMETES Date, Périodes de révolution, Distance au Soleil 

COMETES - Magnitudes prévues pour les prochains mois

Liste des comètes potentiellement observables - éléments orbitaux

Lost - Les Disparues... ou les comètes périodiques non revues.

Les différentes familles de comètes

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Vingt-six bougies ornent le gâteau d'anniversaire du télescope spatial Hubble de la NASA cette année, et maintenant un géant « ballon » de l'espace s'ajoutera aux festivités. Juste à temps pour le 26ème anniversaire du lancement de Hubble, le 24 Avril 1990, le télescope a photographié une énorme bulle en forme de ballon soufflée dans l'espace par une étoile super chaude et massive. Les astronomes ont pointé le télescope emblématique vers cette fonctionnalité colorée, appelée la nébuleuse de la Bulle, ou NGC 7635. La bulle est de 7 années-lumière de large - environ une fois et demi la distance de notre Soleil à sa plus proche voisine, Alpha du Centaure. La nébuleuse de la Bulle se trouve à 7.100 années-lumière de la Terre dans la constellation de Cassiopée.

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/13/

Le Meilleur du télescope spatial Hubble

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Par l'analyse de la composition isotopique de l'oxygène contenu dans des inclusions réfractaires riches en calcium et aluminium de météorites primitives, Jérôme Aléon de l'Institut  de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC, CNRS, UPMC, IRD, MNHN, Sorbonne Universités) montre que, contrairement au modèle en vigueur, le disque protoplanétaire avait initialement la composition isotopique du Soleil et que le réservoir d'oxygène planétaire était probablement localisé en surface du disque plutôt que vers l'extérieur. Ces travaux sont publiés dans la revue Earth and Planetary Science Letters du 15 avril 2016.

L'oxygène est l'élément le plus abondant dans notre système solaire après l'hydrogène et l'hélium. Représentant près de 60% des atomes du manteau et de la croûte terrestre, c'est même l'élément le plus abondant dans les roches. Il possède trois isotopes de masse 16 (le plus abondant), 17 et 18. Dans la conception classique de la formation du système solaire, le Soleil et les planètes se sont formés à partir d'un même réservoir de poussière et de gaz. On s'attend donc à ce que le Soleil et les matériaux planétaires qui gravitent autour possèdent la même composition isotopique de O.

Or, il est maintenant bien établi que la Terre et les matériaux planétaires rocheux, d'une part, et le Soleil, d'autre part, possèdent une différence de composition isotopique d'oxygène, qui correspond à un excès d'environ 6% d'oxygène-16 (¹⁶O) dans le Soleil (ou un déficit dans les planètes). L'origine de cette différence résiste aux explications depuis plus de 40 ans. Plusieurs catégories de modèles ont été proposées qui ont leurs avantages mais expliquent difficilement la totalité des observations, ou manquent de démonstration expérimentale. Le modèle le plus en vogue depuis 10 ans est un fractionnement isotopique de l'oxygène lors de la photo-dissociation du monoxyde de carbone (CO) par le rayonnement UV. Ce fractionnement conduit à un excès de ¹⁶O dans le CO et un déficit dans l'oxygène atomique, lequel est ensuite transmis aux matériaux rocheux via la molécule d'eau.

Les premières roches formées dans le système solaire, les inclusions réfractaires riches en calcium et aluminium (CAI) des météorites primitives possèdent toute la gamme de composition isotopique d'oxygène entre celle du Soleil et celle de la Terre. Comprendre comment elles ont enregistré cette variation permettrait d'élucider la distribution, temporelle et spatiale, des réservoirs impliqués dans la formation des planètes et à terme d'éclairer l'origine de la dichotomie isotopique Terre-Soleil.

Les études précédentes ont toujours conclu à une évolution progressive depuis la composition solaire vers la composition planétaire lors de la formation des CAI (i.e. un appauvrissement en ¹⁶O) et ce bien que la composition isotopique du pyroxène, le dernier minéral cristallisé dans les CAI et qui est riche en ¹⁶O, nécessite des explications ad-hoc. Ce travail basé sur le couplage entre la mesure de la composition isotopique de l'oxygène et une étude pétrographique de détail de la cristallisation du pyroxène montre que le pyroxène s'est enrichi en ¹⁶O lors de sa cristallisation dans un magma contrairement à toutes les suppositions faites jusqu'à présent. Cette observation implique que le liquide magmatique à partir duquel le pyroxène a cristallisé ait initialement eu une composition isotopique planétaire et qu'il se soit équilibré très rapidement avec un gaz de composition solaire pendant la cristallisation du pyroxène.

Les deux réservoirs solaire et planétaire ont donc co-existé très tôt dans le système solaire et les CAI ont refroidi et fini de cristalliser dans un réservoir solaire plutôt que planétaire. Cette conclusion permet de rejeter la plupart des modèles d'évolution isotopique basés sur la photodissociation du CO dans lesquels les CAI terminent systématiquement leur formation dans un réservoir planétaire pauvre en ¹⁶O. Les résultats de cette étude ne permettent pas de déterminer quel est le mécanisme astrophysique à l'origine de la dichotomie isotopique Terre-Soleil mais suggèrent une zonation isotopique verticale en fonction de l'altitude plutôt qu'horizontale en fonction de la distance à l'étoile dans le disque protoplanétaire jeune. Une telle zonation permettrait d'expliquer pourquoi certaines CAI sont restées riches en ¹⁶O et homogènes alors que d'autres ont acquis la composition planétaire avant de revenir à une composition solaire.

Ce modèle est en accord avec la plupart des contraintes physiques déduites des observations et de la modélisation des disques protoplanétaires et favorise les hypothèses basées sur l'évaporation de poussières interstellaires réfractaires ou sur les fractionnements isotopiques ne dépendant pas de la masse pour l'origine de l'anomalie isotopique du système solaire.

Références :

Oxygen isotopes in the early protoplanetary disk inferred from pyroxene in a classical type B CAI

Jérôme Aléon, Institut  de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (Sorbonne Universités, Museum National d'Histoire Naturelle, CNRS, UPMC, IRD)

Source : Actualités du CNRS-INSU http://www.insu.cnrs.fr/node/5755

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Un groupe de chercheurs et d'ingénieurs informaticiens du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM / CNRS – Université d'Aix Marseille) a effectué des simulations [1] spécifiques utilisant des ordinateurs nationaux de type « supercalculateurs » pour étudier le résultat d'une fusion de deux galaxies à disque de masses environ égales et situées à des redshifts intermédiaires - entre z ~1.5 et ~0.5). Les résultats particulièrement intéressants de cette étude ouvrent une toute nouvelle perspective pour la formation des disques galactiques.

La formation des galaxies comme notre Voie Lactée compte parmi les plus grandes questions auxquelles les astronomes tentent de répondre. Le processus est toutefois difficile à observer. En revanche, des simulations utilisant des super-ordinateurs nationaux permettent aux scientifiques de comprendre les processus mis en jeu dans la formation des galaxies. Une équipe du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille travaille sur ces modélisations. Une de leurs thématiques de recherche consiste à mettre en évidence le fruit de collisions de galaxies aux caractéristiques très spécifiques.

Ils ont ainsi simulé la collision de deux galaxies à disque de masses environ égales et situées à des redshifts intermédiaires (entre z ~1.5 et ~0.5). Les deux galaxies avant collision représentent au mieux des galaxies situées à ces redshifts, étant plus petites et plus riches en gaz que les galaxies qui sont proches de nous. Point important, leurs halos sont constitués tant de matière noire que de gaz chaud.

L'évolution au cours de la fusion est la suivante :

- Lors de la collision, les disques de ces galaxies sont détruits et leurs étoiles, subissant une relaxation violente, forment un bulbe classique, qui sera le centre de la nouvelle galaxie.

- La majorité des étoiles se formant vers la fin de la période de collision ou juste après forment un disque épais. 

- Ensuite, un nouveau disque, mince et froid, commence à se former principalement par accrétion du gaz initialement dans le halo.

Ainsi une nouvelle galaxie se forme, et les simulations obtenues par cette équipe montrent que les étoiles les plus vieilles doivent se trouver dans le bulbe classique, suivies par les étoiles du disque épais et enfin par les étoiles du disque mince. Les étoiles les plus jeunes se trouvent dans les bras spiraux, et au centre dans un second bulbe (non classique), en forme de disque.
Grâce à ces simulations, les différentes étapes de l'évolution de la nouvelle galaxie, depuis sa formation lors de la fusion jusqu'au temps présent (z=0), ont pu être observées. La très haute résolution des simulations a non seulement permis des comparaisons détaillées des propriétés de ces galaxies simulées avec celles des galaxies observées, mais a de plus mis en évidence une parfaite adéquation avec ce que nous pouvons observer dans notre univers local [2]. En particulier, la distribution de la masse et la distribution des vitesses correspondent bien.

La morphologie des structures du disque est également en très bon accord avec les observations, montrant un disque épais en plus du disque mince, des spirales et des anneaux de la bonne taille et forme, et une barre avec des anses aux deux extrémités, et, vu de profil, un bulbe en forme de boite ou de cacahuète. Il est également à noter que les galaxies spirales ainsi formées peuvent avoir un bulbe classique avec une masse très faible, pouvant même être inférieure à 10% de la matière baryonique totale, ce qui est requis par exemple par les observations de notre Galaxie.

Lia Athanassoula, astronome au LAM et premier auteur de cette étude conclut : « Nos simulations démontrent que la fusion de deux galaxies spirales peut donner naissance à une nouvelle galaxie spirale. Ce résultat particulièrement intéressant met donc en évidence un scénario possible pour la formation des galaxies semblables à la nôtre. A partir de là nous allons pouvoir étudier les plus importantes propriétés des galaxies à disque. »

Notes :

[1] Des simulations N-corps avec hydrodynamique

[2] En particulier, la courbe de rotation est plate dans les parties extérieures et pas trop concentrée dans les parties centrales, grâce à la modélisation dans les simulations du noyau actif de la galaxie. Également le profil radial de la densité projetée, qui est -- d'après la nomenclature des observateurs -- de Type II, avec des valeurs réalistes pour les longueurs d'échelle tant intérieure qu'extérieure et pour le rayon qui sépare le disque intérieur et extérieur.

Pour en savoir plus :

L'équipe est composée de : E. Athanassoula, S. Rodionov, N. Peschken, A. Bosma, J-C. Lambert du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM  / CNRS – Université d'Aix-Marseille)
Ces simulations ont été effectuées en utilisant les ressources HPC de GENCI-TGCC/CINES (superordinateurs Occigen et Curie, programme SINGSONG)  et du Mésocentre d'Aix-Marseille-Université (programme  DIFOMER). 

Références :

Un compte rendu plus détaillé des résultats de cette étude est sous presse dans l'article « Forming disk galaxies in wet major mergers. I. Three fiducial examples. », par E. Athananassoula, S. Rodionov, N. Peschken, J-C. Lambert,  2016, Astrophysical Journal, Vol. 821, issue 2, Article 90, DOI: 10.3847/0004-637X/821/2/90

Source : Actualités du CNRS-INSU http://www.insu.cnrs.fr/node/5768

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Le télescope de sondage du VLT capture l'amas Fornax

Sur cette nouvelle image acquise par le télescope de sondage du VLT (VST) à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili figure une importante concentration de galaxies en un amas baptisé Fornax, situé dans la constellation australe Fornax (la Fournaise). Cet amas abrite de nombreuses galaxies de tailles et de formes variées, dont certaines recèlent quelques secrets.

A première vue, les galaxies sont des animaux sociables qui aiment s'assembler en de vastes groupes notés amas. En réalité, la gravité est seule responsable du regroupement des galaxies en amas. Cette interaction résulte de la présence, au sein de l'amas, d'importantes quantités de matière noire ainsi que des galaxies que nous pouvons apercevoir. Les amas sont généralement constitués d'une centaine à un millier de galaxies, et s'étendent sur 5 à 30 millions d'années-lumière.

Les amas de galaxies n'étant pas dotés de formes particulières, il est difficile de déterminer, avec précision, leur extension. Les astronomes ont toutefois proposé que le centre de l'amas Fornax se situe à quelque 65 millions d'années-lumière de la Terre. En outre, il semble être constitué d'une soixantaine de galaxies étendues, et d'autant de galaxies naines. Les amas de galaxies de ce type sont légions dans l'Univers. Leur existence témoigne de la toute-puissance de la gravité à distances élevées et met en évidence sa capacité à rassembler en une même région de l'espace des mastodontes galactiques.

Au centre de cet amas particulier, au milieu de trois flashs lumineux situés du côté gauche de l'image, figure ce que l'on nomme une galaxie cD – une galaxie cannibale notée NGC 1399. Les galaxies cD telles que celle-ci ressemblent à des galaxies elliptiques. Toutefois, elles sont de dimensions plus élevées et dotées d'enveloppes étendues et faiblement lumineuses [1]. Ces caractéristiques s'expliquent par leur appétit pour les galaxies de plus petite taille que la gravité propulse vers le centre de l'amas [2].

Des preuves de ce cannibalisme en cours nous sont accessibles. Ainsi, une équipe d'astronomes menée par Enrichetta Iodice (INAF – Observatoire de Capodimonte, Naples, Italie) [3], a récemment découvert, au sein des données acquises par le VST de l'ESO, l'existence d'un pont de lumière faiblement lumineux reliant NGC 1399 à la galaxie NGC 1387 de plus petite taille située sur sa droite. Ce pont, invisible jusqu'alors, et trop ténu pour figurer sur cette image, est teinté d'une couleur bleue plus foncée que l'une et l'autre galaxies. Cette teinte suggère la formation d'étoiles au sein du gaz de NGC 1387 en train d’être aspiré par NGC 1399. Les preuves d'interactions en cours au sein de l'amas Fornax sont peu nombreuses. Toutefois, il semble que NGC 1399 continue de se nourrir de ses proches voisines.

Dans l'angle inférieur droit de cette image figure la vaste galaxie spirale barrée NGC 1365. Elle arbore l'ensemble des caractéristiques de ce type de galaxie : une barre proéminente traverse le noyau central de la galaxie, et les bras spiraux émergent des extrémités de la barre. Cette photographie n'offre qu'un aperçu de la véritable nature de cette galaxie, classée parmi les galaxies de type Seyfert, dotée d'un noyau actif et brillant au centre duquel figure un trou noir supermassif.

Cette image spectaculaire a été acquise par le télescope de sondage du VLT (VST) à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili. Avec son miroir de 2,6 mètres de diamètre, le VST ne figure pas parmi les télescopes contemporains de grande taille. Il a en réalité été conçu pour sonder le ciel à grande échelle. Pour ce faire, il a été doté d'un vaste champ de vue corrigé et d'une caméra de 256 megapixels nommée OmegaCAM. Cette caméra permet au VST d'acquérir de profondes images de vastes régions du ciel en des délais très courts. Aux télescopes de dimensions élevées – tel le Très Grand Télescope (VLT) de l'ESO – d'étudier ensuite chaque objet dans le moindre détail.

Notes :

[1] Cette image ne couvre que les régions centrales de l'amas Fornax. Ce dernier s'étend en réalité sur une zone plus vaste du ciel.

[2] Bien souvent, la galaxie centrale constitue la galaxie la plus brillante d'un amas. Dans le cas présent toutefois, la galaxie la plus lumineuse, NGC 1316, se situe à l'extrémité de l'amas, juste en périphérie de l'aire couverte par cette image. Egalement notée Fornax A, elle est l'une des plus puissantes sources d'ondes radio du ciel. Les ondes radio, que seuls des télescopes dédiés sont en mesure de capturer, s'échappent de deux énormes lobes s'étendant loin dans l'espace, de part et d'autre de la galaxie visible. Ce rayonnement radio est alimenté par un trou noir supermassif situé au centre de la galaxie et qui émet deux jets opposés de particules de haute énergie. Ces jets produisent les ondes radio lorsqu'ils traversent le gaz raréfié qui emplit l'amas.

[3] “The Fornax Deep Survey with VST. I. The extended and diffuse stellar halo of NGC1399 out to 192 kpc” par E. Iodice, M. Capaccioli , A. Grado , L. Limatola, M. Spavone, N.R. Napolitano, M. Paolillo, R. F. Peletier, M. Cantiello, T. Lisker, C. Wittmann, A. Venhola , M. Hilker , R. D’Abrusco, V. Pota, et P. Schipani est paru dans la revue Astrophysical Journal.

Plus d'informations :  

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

Liens :  

- L’article scientifique

- Photos du VST

- Communiqués de Presse relatifs au VST

Source : ESO http://www.eso.org/public/france/news/eso1612/?lang

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

L'orbiteur Rosetta de l'ESA a observé des changements de couleur et de luminosité de la comète alors que la chaleur du Soleil faisait disparaître l'ancienne surface et révélait de nouveaux matériaux.

VIRTIS, le spectromètre imageur visible, infrarouge et thermique de Rosetta, a commencé à détecter ces changements sur les parties exposées au Soleil de la comète 67P/Churyumov–Gerasimenko, soit principalement l'hémisphère nord et les régions équatoriales, dans les mois qui ont immédiatement suivi l'arrivée de la sonde en août 2014.

Un nouvel article scientifique, publié dans la revue Icarus, fait le point sur les découvertes initiales, jusqu'à novembre 2014, de cette étude, à une période pendant laquelle Rosetta se trouvait à une distance allant de 100 à 10 km du noyau de la comète. Pendant ce laps de temps, l'orbite de la comète la rapprochait du Soleil, passant d'environ 542 millions de kilomètres de distance à 438 millions.

VIRTIS a surveillé dans une large gamme d'ondes visibles et infrarouges l'évolution de la lumière reflétée par la surface, qui indique des changements subtils dans la composition de la couche la plus externe de la comète.

A son arrivée, Rosetta a découvert un corps céleste très sombre, qui reflétait environ 6% de la totalité de la lumière qui lui parvenait. La majorité de la surface était alors recouverte d'une couche de poussière sombre et sèche, faite d'un mélange de substances minérales et organiques.

Certaines surfaces sont légèrement plus claires, d'autres légèrement plus sombres, ce qui indique des différences dans leur composition. La majorité de la surface est légèrement rougie par des matériaux riches en substances organiques, alors que les rares matériaux riches en glace apparaissent plus bleutés.

Même lors du premier rendez-vous de Rosetta avec la comète, loin du Soleil, les glaces cachées sous la surface commençaient déjà à se réchauffer doucement, à se sublimer en gaz et à s'échapper en soulevant une partie de la poussière, contribuant ainsi à la formation de la coma (chevelure) et de la queue de la comète.

VIRTIS démontre qu'alors que les « vieilles » couches de poussière étaient doucement éjectées, d'autres matériaux se retrouvaient exposés petit à petit. Cette nouvelle surface était à la fois plus réfléchissante, ce qui rendait la comète plus brillante, et plus riche en glace, ce qui la faisait apparaître plus bleue.

La luminosité de la comète a augmenté en moyenne d'environ 34%. Dans la région Imhotep, elle est passée de 6,4 à 9,7% lors des trois premiers mois d'observation.

« La tendance globale semble être une augmentation de la glace d'eau au sein des couches de surface de la comète, ce qui crée des changements dans les signatures spectrales observées. De ce point de vue, c'est comme si la comète changeait de couleur sous nos yeux, » explique Gianrico Filacchione, l'auteur principal de l'étude.

« Cette évolution est une conséquence directe de l'activité qui se produit à la surface, et immédiatement sous la surface, de la comète. La disparition d'une partie de la couche de poussière suite au commencement d'une activité gazeuse est la cause probable de l'abondance croissante de glace d'eau à la surface. »

 « Les propriétés de la surface sont très dynamiques, elles changent avec la distance par rapport au Soleil et avec le niveau d'activité de la comète, » ajoute Fabrizio Capaccioni, investigateur principal de VIRTIS.

« Nous avons commencé à analyser les données obtenues par la suite, et nous pouvons déjà voir que la tendance se poursuit dans les observations effectuées après novembre 2014. »

« L'évolution des propriétés de la surface conjointement avec l'activité n'a encore jamais été observée par une mission cométaire, et il s'agit de l'un des objectifs scientifiques majeurs de la mission Rosetta, » rappelle Matt Taylor, scientifique du projet Rosetta de l'ESA.

« C'est formidable que des articles scientifiques qui adressent ce sujet soient publiés, et nous sommes impatients de voir l'évolution sur l'ensemble de la mission. »

Source : ESA http://www.esa.int/fre/ESA_in_your_country/France/La_comete_qui_change_de_couleur

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Pour la première fois, des chercheurs montrent que le ribose, un sucre à la base du matériel génétique des organismes vivants, a pu se former dans les glaces cométaires. Pour parvenir à ce résultat, des scientifiques de l'Institut de chimie de Nice (CNRS/Université Nice Sophia Antipolis) ont analysé très précisément une comète artificielle créée par leurs collègues de l'Institut d'astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Sud). Ils présentent ainsi, en collaboration avec d'autres équipes [1] dont une du synchrotron SOLEIL, le premier scénario réaliste de formation de ce composé essentiel, encore jamais détecté dans des météorites ou dans des glaces cométaires. Étape importante dans la compréhension de l'émergence de la vie sur Terre, ces résultats sont publiés dans la revue Science le 8 avril 2016.

Tous les organismes vivants sur Terre, ainsi que les virus, ont un patrimoine génétique fait d'acides nucléiques – ADN ou ARN [2]. L'ARN, considéré comme plus primitif, aurait été l'une des premières molécules caractéristiques de la vie à apparaitre sur Terre. Les scientifiques s'interrogent depuis longtemps sur l'origine de ces molécules biologiques. Selon certains, la Terre aurait été « ensemencée » par des comètes ou astéroïdes contenant les briques de base nécessaires à leur construction. Et effectivement, plusieurs acides aminés (constituants des protéines) et bases azotées (l'un des constituants des acides nucléiques) ont déjà été trouvés dans des météorites, ainsi que dans des comètes artificielles, reproduites en laboratoire [3]. Mais le ribose, l'autre constituant-clé de l'ARN, n'avait encore jamais été détecté dans du matériel extraterrestre, ni produit en laboratoire dans des conditions « astrophysiques ». En simulant l'évolution de la glace interstellaire composant les comètes, des équipes de recherche françaises ont réussi à former du ribose – étape importante pour comprendre l'origine de l'ARN et donc les origines de la vie.

Dans un premier temps, une « comète artificielle » a été produite à l'Institut d'astrophysique spatiale : en plaçant dans une chambre à vide et à - 200 °C un mélange représentatif d'eau (H2O), de méthanol (CH3OH) et d'ammoniac (NH3), les astrophysiciens ont simulé la formation de grains de poussières enrobés de glaces, la matière première des comètes. Ce matériau a été irradié par des UV – comme dans les nébuleuses où se forment ces grains. Puis, l'échantillon a été porté à température ambiante – comme lorsque les comètes s'approchent du Soleil. Sa composition a ensuite été analysée à l'Institut de chimie de Nice grâce à l'optimisation d'une technique très sensible et très précise (la chromatographie multidimensionnelle en phase gazeuse, couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol). Plusieurs sucres ont été détectés, parmi lesquels le ribose. Leur diversité et leurs abondances relatives suggèrent qu'ils ont été formés à partir de formaldéhyde (une molécule présente dans l'espace et sur les comètes, qui se forme en grande quantité à partir de méthanol et d'eau).

S'il reste à confirmer l'existence de ribose dans les comètes réelles, cette découverte complète la liste des « briques moléculaires » de la vie qui peuvent être formées dans la glace interstellaire. Elle apporte un argument supplémentaire à la théorie des comètes comme source de molécules organiques qui ont rendu la vie possible sur Terre… et peut-être ailleurs dans l'Univers.

Ces travaux ont bénéficié du soutien financier de l’Agence nationale de la recherche et du CNES.

Notes :

[1] D'autres institutions ont collaboré à ces travaux : l'université d'Aarhus au Danemark et l'Universidad Autónoma del Estado de Morelos au Mexique.

[2] Respectivement acide désoxyribonucléique et acide ribonucléique.

[3] Voir ce communiqué de presse relatant une précédente découverte de la même équipe : « Des briques moléculaires de la vie primitive découvertes dans une comète artificielle » (12 mars 2012).

Pour en savoir plus :

Lire le communiqué de presse du CNRS

Références :

Ribose and related sugars from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogs, Cornelia Meinert, Iuliia Myrgorodska, Pierre de Marcellus Thomas Buhse, Laurent Nahon, Soeren V. Hoffmann, Louis Le Sergeant d'Hendecourt, Uwe J. Meierhenrich. Science, 8 avril 2016. DOI : 10.1126/science.aad8137

Source : Actualités du CNRS-INSU http://www.insu.cnrs.fr/node/5759

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Imaginez traverser une petite ville contenant des édifices de taille modeste et de voir un gratte-ciel de 100 étages. Les astronomes ont trouvé la monstruosité équivalente dans l'espace : un trou noir supermassif quasi-record qui pèse 17 milliards de soleils et vit dans une communauté de remous cosmiques de quelques galaxies. Jusqu'à maintenant, des trous noirs extrêmement massifs ont été trouvés dans les noyaux de très grandes galaxies dans les régions de l'Univers bondées d'autres grandes galaxies. Ce n'est pas juste une coïncidence. Comme un Pac-Man cosmique, un trou noir monstre avale de plus petits trous noirs lorsque deux galaxies entrent en collision. Ce jeu d'autos tamponneuses est fréquent chez les grands amas de galaxies. En fait, l'actuel trou noir détenteur du record pèse 21 milliards de soleils et réside dans le bondé amas de galaxies Coma, situé à 330 millions d'années-lumière.

Le trou noir de super taille nouvellement découvert réside dans le centre d'une galaxie elliptique massive, NGC 1600, située dans un petit groupe d'environ 20 galaxies. Les astronomes estiment que ces petits groupes galactiques sont environ 50 fois plus abondants que les amas de galaxies spectaculaires comme l'amas de Coma. Sur la base de cette découverte, les astronomes se demandent maintenant, Est-ce le sommet d'un iceberg ? Il y a peut-être plus de trous noirs monstres là-bas qui ne vivent pas dans un gratte-ciel de Manhattan, mais dans un grand bâtiment quelque part dans les plaines du Midwest.

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/12/

Le Meilleur du télescope spatial Hubble

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie