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Nouvelles du Ciel d'Avril 2019 |
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Nouvelles du Ciel d'Avril 2019 |
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Le mystère du taux d'expansion de l'Univers s'agrandit avec les nouvelles données de Hubble
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Il y a quelque chose qui cloche dans notre Univers. Ou, plus précisément, il dépasse toutes les attentes pour son taux d'expansion actuel.
Quelque chose ne va pas dans les efforts des astronomes pour mesurer le passé et prédire le présent, selon une divergence entre les deux techniques principales pour mesurer le taux d'expansion de l'Univers - une clé pour comprendre son histoire et ses paramètres physiques.
L'incohérence réside entre les mesures effectuées par le télescope spatial Hubble du taux d'expansion actuel de l'Univers (en examinant les marqueurs de jalons stellaires) et le taux d'expansion mesuré par le satellite Planck de l'Agence spatiale européenne. Planck observe les conditions de l'Univers primitif 380.000 ans seulement après le Big bang.
Pendant des années, les astronomes ont supposé que cet écart disparaîtrait en raison d'un coup de chance instrumental ou d'observation. Au lieu de cela, alors que les astronomes de Hubble continuent à "resserrer les boulons" sur la précision de leurs mesures, les valeurs discordantes restent obstinément en désaccord.
Les chances que le désaccord ne soit qu'un effet du hasard, ont grimpé en flèche, passant de 1 sur 3.000 à 1 sur 100.000.
Les théoriciens doivent trouver une explication à la disparité qui pourrait ébranler les idées sur les fondements mêmes de l'Univers.
Credit : NASA, ESA, and A. Riess (STScI/JHU)
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie |
de Michel ORY
Michel Ory, chasseur d'astéroïdes, nous raconte un monde qu'il connait bien : celui de ces petits objets célestes, tout là-haut, et de ceux qui les observent, ici-bas.
Non seulement les astéroïdes, ces « mini planètes » ont, chacun, leur histoire, mais le livre nous entraîne également à la rencontre de ceux qui les observent : un petit monde qui, lui aussi, gagne à être connu ! Un monde en voie d'extinction
Avec quelques astronomes amateurs, Michel Ory fait en effet partie des derniers Mohicans célestes, dont la vie est rythmée par l'observation du ciel. Car aujourd'hui, force est de constater que le reste de l'humanité ne vit plus en symbiose avec la voûte céleste.
Et pourtant, au-delà des écrans et du virtuel, le ciel étoilé est un patrimoine à préserver, comme le tigre du Bengale ou les grandes pyramides d'Égypte. C'est aussi un formidable terrain d'aventures, à redécouvrir de toute urgence.
Astronome amateur, Michel Ory parcourt inlassablement le ciel depuis près de vingt ans à la recherche de petits corps du système solaire, astéroïdes ou comètes. Ce chasseur infatiguable a découvert, à lui seul, plus de 200 astéroïdes et 2 comètes.
- 144 Pages - 16,00 - ISBN : 978-2-7465-1782-0 - Dimensions : 17 x 24 cm - Date de parution : 20/02/2019
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Les étoiles perdues d'Oméga du Centaure
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Une équipe de chercheurs de l'Observatoire astronomique de Strasbourg (ObAS, Université de Strasbourg/CNRS), de l'Observatoire de Bologne et de l'Université de Stockholm ont mis en évidence un courant d'étoiles qui ont vraisemblablement été arrachées à l'amas globulaire Oméga du Centaure par la Voie Lactée. Parmi les 1,7 milliards d'étoiles du catalogue Gaia DR2, ils ont identifié 309 étoiles qui semblent indiquer que cet amas globulaire pourrait en réalité être le résidu d'une galaxie naine. Cette découverte apporte un éclairage nouveau sur l'histoire de la formation de notre Galaxie, marquée par l'accrétion de petites galaxies, dont certains amas globulaires pourraient aujourd'hui être les vestiges.
En 1677, Edmond Halley nomme Oméga du Centaure (w Cen) ce qu'il pense être une étoile qu'il a observée dans la constellation du Centaure. Mais John Herschel réalisera en 1830 qu'il s'agit en fait d'un amas globulaire qui peut être résolu en étoiles individuelles. Nous savons aujourd'hui qu'Oméga du Centaure est l'amas globulaire le plus massif de la Voie Lactée: il contient plusieurs millions d'étoiles vieilles d'environ 12 milliards d'années, et situées à environ 18,000 années-lumière de nous. Mais la nature exacte de cet objet fait débat: s'agit-t-il vraiment d'un amas globulaire, ou bien pourrait-il être un résidu, le cur d'une galaxie naine dont la périphérie aurait été dispersée par la Voie Lactée ?
Cette dernière hypothèse repose en particulier sur le fait que w Cen contient plusieurs populations d'étoiles, avec une grande dispersion de métallicités (la teneur en éléments lourds) et des cinématiques qui trahissent une formation sur une période de temps étendue. Un argument supplémentaire en faveur de cette hypothèse serait de trouver des débris de l'amas dispersés le long de son orbite dans la Voie Lactée. En effet, lorsqu'une galaxie naine interagit avec une galaxie massive comme la nôtre, des étoiles sont arrachées par les forces de marées gravitationnelles résultant de l'interaction avec la Voie Lactée, et ces étoiles restent un temps visible sous forme de courants stellaires, avant de se disperser dans le halo de la galaxie massive.
En analysant les données astrométriques du satellite Gaia (Gaia DR2) avec un algorithme nommé STREAMFINDER développé à Strasbourg, les chercheurs ont mis en évidence plusieurs courants d'étoiles. L'un d'eux, baptisé structure de Fimbulthul (nommé d'après l'un des fleuves qui existaient au début du monde dans la mythologie nordique), contient 309 étoiles s'étirant sur 18°, dont deux étoiles pour lesquelles Gaia a aussi mesuré une vitesse radiale.
En modélisant les trajectoires des étoiles, il apparaît que la structure de Fimbulthul peut correspondre à un courant de marée d'étoiles arrachées à w Cen, s'étendant jusqu'à 28° de l'amas. Des observations spectroscopiques de 5 étoiles de ce courant avec le Télescope Canada France Hawaii montrent que leurs vitesses sont très similaires, et qu'elles ont des métallicités comparables aux étoiles de w Cen, ce qui renforce l'idée que c'est bien un courant de marée lié à l'orbite de w Cen qui est détecté.
Les chercheurs ont ensuite pu appliquer un filtre pour sélectionner, dans les données Gaia DR2, la portion du courant de marée dans la zone très encombrée à proximité immédiate de l'amas. Des modélisations plus poussées du courant de marée pourraient permettre de contraindre l'histoire dynamique de la galaxie naine progéniteur de w Cen, et permettre de trouver encore plus d'étoiles perdues par ce système dans le halo de la Voie Lactée.
Référence : Rodrigo A. Ibata, Michele Bellazzini, Khyati Malhan, Nicolas Martin & Paolo Bianchini. Identification of the long stellar stream of the prototypical massive globular cluster w Centauri Nature Astronomy (2019) doi:10.1038/s41550-019-0751-x
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Des « mers d'huile » sur Titan
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Titan, la grande lune de Saturne, est après la Terre le haut lieu de la chimie organique du système solaire. Cette chimie produit de nombreuses espèces, dont la plupart finissent par sédimenter au sol. Une autre caractéristique majeure de Titan est la présence, dans ses régions polaires, de mers contenant un mélange liquide de méthane et d'éthane. Le radar de la sonde Cassini a montré que la surface de ces mers est généralement extrêmement lisse. Cette propriété étonnante s'explique très bien par l'existence d'une fine nappe organique à la surface des mers, formée par les précipitations atmosphériques. L'effet d'amortissement des vagues par un tel dépôt est beaucoup plus fort sur Titan que sur Terre.
Parmi tous les objets du système solaire, Titan, le plus grand satellite de Saturne, occupe une place bien particulière. Cette lune a de nombreuses caractéristiques qui la rendent unique. Son atmosphère, aussi dense que celle de la Terre, abrite une chimie organique complexe qui provoque une brume épaisse et omniprésente. Celle-ci est composée de particules d'aérosols organiques de taille micrométrique, analogues à ceux produits sur Terre par la pollution. La chimie titanienne, initiée par la photolyse des molécules de diazote et de méthane, principaux composants atmosphériques, produit non seulement ces aérosols mais également de nombreuses autres molécules de toutes tailles.
Dès le début des années 80, après son survol par Voyager 1, la détermination des conditions de pression et de température à la surface de Titan a conduit les chercheurs à imaginer l'existence de mers d'hydrocarbures liquides. Ces dernières, composées principalement de méthane et d'éthane ont été finalement découvertes en 2007. Localisées dans les régions polaires, leur présence a été détectée, à travers l'atmosphère, par le radar de la sonde spatiale Cassini. Ces mers d'hydrocarbures ont des propriétés surprenantes. L'une d'elles est l'aspect particulièrement lisse de leur surface, comme l'ont montré de nombreuses observations radar de Cassini. La plupart des mesures révèlent des « aspérités », qui pourraient être des vaguelettes, avec une amplitude inférieure à quelques millimètres.
Face à cette curiosité, Daniel Cordier et Nathalie Carrasco, chercheurs respectivement aux Groupe de spectrométrie moléculaire et atmosphérique (GSMA, CNRS/Université de Reims) et au Laboratoire "atmosphères, milieux, observations spatiales" (LATMOS, CNRS/Université de Versailles St Quentin/Sorbonne Université), se sont interrogés sur l'interaction des produits de l'atmosphère, notamment les aérosols organiques, et des phases liquides présentes au sol. Dans leur étude, ils identifient trois catégories de matériaux qui peuvent atteindre la surface des mers de Titan : des molécules, des « cryo-neiges » (pouvant être formées de cristaux de cyanure d'hydrogène) et les aérosols.
Certaines expériences en laboratoire ont montré que certains aérosols (ceux plus légers que le méthane) peuvent flotter grâce à la poussée d'Archimède. Ce phénomène n'est pas le seul qui conduit à une flottaison. Les effets de capillarité, exploités par exemple par les « araignées d'eau » (insectes de la famille des gerridae) pour vivre à la surface des étangs, peuvent faire flotter des petits objets plus denses que le liquide porteur. Les deux chercheurs ont montré qu'il y a de bonnes raisons de penser que certains des solides atmosphériques pourraient avoir des propriétés « méthanophobes », et contribuer ainsi à l'établissement d'un dépôt organique à la surface des mers.
On sait depuis l'Antiquité que la mise en place d'une nappe d'hydrocarbures à la surface de l'eau crée un fort amortissement des vagues ; ce phénomène est à l'origine de l'expression populaire « une mer d'huile ». Sur Terre, en raison des matières flottantes produites par l'activité bactériologique et planctonique, un amortissement similaire est à l'uvre et doit être pris en compte lors des observations radar réalisées par les satellites de télédétections. L'apparition des vagues est un problème de physique en soi et a fait l'objet de nombreuses études, dont certaines prennent en compte l'existence d'une nappe de surface, éventuellement monomoléculaire.
Daniel Cordier et Nathalie Carrasco ont donc appliqué les modèles, développés dans le contexte terrestre, au cas des mers de Titan. Ils ont alors pu montrer que l'effet d'amortissement est bien plus intense sur Titan que sur Terre, toutes choses égales par ailleurs. Les précipitations de matériaux et d'espèces organiques, dérivées de la chimie organique atmosphérique, peuvent donc inhiber, au moins partiellement, la formation des vagues et expliquer la surface étonnamment lisse des mers de Titan.
Ce travail, publié dans Nature Geoscience, est largement transdisciplinaire et s'appuie sur des études publiées dans des domaines aussi divers que la biologie marine, la mécanique des fluides, la télédétection, la chimie, la microphysique, l'océanographie et l'astrophysique. Si elle est sélectionnée par la NASA, la mission Dragonfly pourra apporter plus d'informations sur les matériaux disponibles à la surface de Titan. Plus généralement, ce type de recherche constitue les prémices d'une « exo-océanographie » dont Titan offre les premiers sujets d'étude, mais qui pourrait être enrichie par la découverte d'exo-planètes océan.
Pour en savoir plus: Sur la mission CASSINI/Huygens sur le site de la
NASA et
de l'ESA
Référence : Daniel Cordier & Nathalie Carrasco, The floatability of aerosols and wave damping on Titan's seas Nature Geoscience (2019) doi:10.1038/s41561-019-0344-4 La publication fait également l'objet d'une rubrique "News & Views" dans la même revue.
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Comètes C/2019 F2 (ATLAS), P/2019 GG21 (PANSTARRS)
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C/2019 F2 (ATLAS) Le rapport initial d'activité cométaire a été reçu de Alan Fitzsimmons, qui a décrit une FWHM de 6.3" (comparé à 4.5" pour les étoiles proches) et une faible queue de 10" à l'est sur les images obtenues le 26 Mars 2019 avec le télescope de 0.5-m du projet ATLAS-MLO (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), Mauna Loa. Des images antérieures à la découverte, obtenues le 26 Février 2019 par l'équipe du projet ATLAS-MLO, ont également été identifiées. Après publication sur les pages NEOCP (NEO Confirmation Page) et PCCP (Possible Comet Confirmation Page) du Minor Planet Center, de nombreux observateurs ont confirmé la nature cométaire de cet objet.
Les éléments orbitaux elliptiques de la comète C/2019 F2 (ATLAS) indiquent un passage au périhélie le 08 Septembre 2019 à une distance d'environ 2,2 UA du Soleil et une période d'environ 67,2 ans pour cette comète de la famille de Jupiter.
P/2019 GG21 (PANSTARRS) Les membres de l'équipe de recherche de Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System) ont découvert un astéroïde dans les images CCD prises avec le télescope Ritchey-Chretien de 1.8-m le 04 Avril 2019. Initialement désignée en tant que planète mineure de type Centaure sous la désignation de 2019 GG21, il y avait un rapport antérieur de l'activité cométaire de cet objet. R. Weryk et R. Wainscoat (Pan-STARRS 1, Haleakala) ont rapporté une FWHM de ~ 1.9" ("apparemment" plus grand que la FWHM de 1.4" +/- 0.2" des étoiles voisines) et une légère asymétrie au nord-ouest sur les images obtenues le 04 Avril 2019. Aucun autre rapport cométaire crédible n'a été reçu. Un rapport reçu le 23 Avril de S. Sheppard (Cerro Tololo Observatory, La Serena) d'une "nouvelle comète" (remarquant que 2019 GG21 était prévue être "à proximité") mentionnait que l'objet avait une queue de 21" en P.A. 310 sur les images obtenues les 04 et 05 Avril. L'objet est donc redésigné P/2019 GG21.
Les éléments orbitaux elliptiques de la comète P/2019 GG21 (PANSTARRS) indiquent un passage au périhélie le 03 Juillet 2019 à une distance de 3,8 UA du Soleil, et une période d'environ 22 ans pour cette comète de la famille de Jupiter.
Les observations supplémentaires indiquent un passage au périhélie le 09 Mai 2019 à une distance d'environ 3,9 UA du Soleil, et une période d'environ 20,3 ans.
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Hubble célèbre son 29e anniversaire avec un regard coloré sur la Nébuleuse du Crabe du Sud
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Cette image de Hubble montre les résultats de deux compagnons stellaires dans une valse gravitationnelle à plusieurs milliers d'années-lumière de la Terre dans la constellation australe du Centaure. Le duo stellaire, composé d'une géante rouge et d'une naine blanche, est trop rapproché pour être visualisé individuellement dans cette vue. Mais les conséquences de leur tourbillonnement l'une autour de l'autre sont deux immenses coquilles de gaz qui s'étendent dans l'espace comme une montgolfière en fuite. Les deux étoiles sont incorporées dans un disque plat de matériel chaud qui contraint le gaz sortant de sorte qu'il ne s'échappe qu'au-dessus et au-dessous des étoiles. Cela se produit apparemment lors d'épisodes car la nébuleuse a deux structures distinctes imbriquées en forme de sablier. Les bulles de gaz et de poussière semblent plus brillantes sur les bords, donnant l'illusion de pattes de crabe. Les riches couleurs correspondent à l'hydrogène rougeoyant, au soufre, à l'azote et à l'oxygène. Cette image a été prise pour célébrer le 29e anniversaire de Hubble depuis son lancement le 24 avril 1990.
Credit : NASA, ESA, and STScI
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Découverte de vents supersoniques dans la haute atmosphère de Titan
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Une équipe internationale menée par des chercheurs du Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA, CNRS/Observatoire de Paris - PSL/Sorbonne Université/Université Paris Diderot) vient de réaliser la première mesure directe de la vitesse des vents dans la très haute atmosphère de Titan grâce à des observations de l'interféromètre ALMA. L'étude, à paraître dans la revue Nature Astronomy du 15 avril 2019, met en évidence la présence à 1000 km d'un fort vent supersonique équatorial parcourant Titan d'Ouest en Est à une vitesse de 350 m/s dont l'origine reste à expliquer.
Titan, le plus gros satellite de Saturne tourne relativement lentement sur lui-même en 16 jours. Or, son atmosphère épaisse, qui s'étend jusqu'à environ 1500 km au-dessus de la surface, tourne dans le même sens que Titan mais beaucoup plus rapidement. Ainsi, à 300 km d'altitude les vents zonaux, c'est-à-dire parallèles à l'équateur et qui tournent d'Ouest en Est, peuvent atteindre 200 m/s, ils font alors le tour de Titan en seulement 24 h environ. L'atmosphère est dite en super-rotation. Ce phénomène n'est observé que sur deux objets du système solaire : Vénus et Titan. Celle-ci est comprise comme étant due à l'effet combiné de la circulation méridienne et d'ondes transportant du moment cinétique vers l'Equateur. La sonde Cassini, qui a observé l'atmosphère de Titan de 2004 à 2017, n'emportait pas d'instrument dédié à la mesure directe des vents. Néanmoins grâce à la mesure des champs de température (déterminés à partir de l'émission thermique de l'atmosphère) les vents et leurs changements saisonniers ont pu être déterminées jusqu'à environ 400 km. Cependant, au-dessus de cette altitude, le régime des vents était jusqu'à présent très mal connu.
Comment mesurer les vents dans la haute atmosphère de Titan ?
C'est grâce à la résolution spectrale et spatiale inégalée de l'interféromètre ALMA que les chercheurs ont maintenant accès à une mesure directe et précise de la vitesse des vents par mesure du décalage Doppler des raies moléculaires présentes dans l'atmosphère de Titan.
Les données utilisées ont une résolution spatiale permettant de résoudre le disque de Titan (1 arcsec en incluant son atmosphère) et d'isoler l'émission au limbe. Les chercheurs ont analysé des données acquises en 2016 pour réaliser des cartes de vents à partir des décalages Doppler des raies d'émission de HCN, DCN, CH3CN, CH3CCH, HC3N et HNC. Les cartes de vents obtenues pour chacune de ces molécules indiquent la présence de forts vents progrades [1] avec des vitesses de l'ordre de 250-350 m/s et des structures différentes d'une molécule à l'autre.
A quelle altitude sont localisés ces vents ?
La modélisation de la forme d'une raie moléculaire et de son intensité permet de remonter à la distribution verticale de l'abondance de la molécule et de connaître la gamme d'altitude d'où provient son émission. C'est dans cette même région que les vents déduits par décalage Doppler sont mesurés. Chacune des six molécules étudiées permet de sonder une gamme d'altitude qui lui est propre. Il est ainsi possible de remonter à une distribution verticale des vents de 300 km à 1000 km d'altitude.
Quelle est l'origine de ces vents
L'existence de vents si rapides dans la thermosphère de Titan (au-dessus de 600 km) n'était pas attendue. En effet, les modèles pré-Cassini prédisaient l'existence d'un régime de vent thermosphérique soufflant du côté jour vers le côté nuit, comme sur Vénus. Or la mission Cassini a mesuré les températures dans la thermosphère de Titan : aucune corrélation entre la température, la latitude, longitude ou les conditions d'ensoleillement n'a été trouvée, ce qui suggère que la température de cette région n'est pas contrôlée principalement par l'absorption du flux solaire UV. Le fort vent mesuré ne trouve donc sans doute pas sa source dans le chauffage de la haute atmosphère par le flux solaire.
La source énergétique de ce vent pourrait-elle être liée à l'impact des ions et des électrons en provenance de Saturne et transportés dans la magnétosphère de la planète ? Le plasma magnétosphérique qui tourne avec Saturne impacte Titan à une vitesse 120 km/s. Il génère de la convection dans l'ionosphère de Titan qui pourrait, par collision entre les ions et les molécules neutres, être à l'origine de vents dans l'atmosphère neutre située plus profondément. Cependant ces vents ne devraient pas a priori pénétrer plus profondément que 1000 km d'altitude.
Le suivi de l'évolution saisonnière de ces vents avec ALMA ainsi que leur simulation détaillée seront indispensables pour mieux comprendre leur origine.
Note(s): [1] Des vents progrades tournent dans le même sens que la rotation de Titan sur lui-même, ils se déplacent donc de l'ouest vers l'est lorsqu'on se trouve à la surface du satellite.
Référence : E. Lellouch et al. An intense thermospheric jet on Titan Nature Astronomy (2019) doi: 10.1038/s41550-019-0749-4
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La composition de Jupiter expliquée par sa formation
au voisinage de la zone de sublimation de la glace : Une équipe internationale
de chercheurs issus du Laboratoire d'astrophysique de Marseille (LAM, CNRS/CNES/Institut
Pythéas/Aix-Marseille Université) et de l'Université de
Cornell ont développé un modèle permettant d'expliquer
la composition de l'atmosphère de Jupiter en supposant la formation de
la planète au voisinage de la zone de sublimation de la glace amorphe
dans la nébuleuse protosolaire. Cette étude montre que les enrichissements
en éléments volatils mesurés depuis des décennies
dans l'atmosphère de Jupiter ont pu être acquis grâce à
l'accrétion de gaz relâchés par la cristallisation de la
glace amorphe au voisinage de la zone de formation de la planète, permettant
ainsi de réconcilier les modèles de formation récents avec
les mesures de composition. [Source : Actualités du CNRS-INSU]
Premiers résultats pour l'ExoMars Trace Gas Orbiter
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Avec les chercheurs et ingénieurs du CNRS, de l'université Paris Saclay et de Sorbonne Université, et le soutien financier du CNES, les laboratoires français [1] jouent un rôle majeur dans la mission ExoMars Trace Gas Orbiter de l'ESA qui délivre ses premiers résultats ce 10 avril 2019. Ils ont participé à la conception de l'instrument Atmospheric Chemistry Suite (ACS), qui permet la détection de molécules d'eau, de méthane et d'autres composants de l'atmosphère martienne, et joué un rôle majeur dans l'exploitation des données recueillies. Celles-ci forment la base des résultats présentés dans deux articles publiés dans Nature le 10 avril 2019 : l'un d'entre eux conclut à la non-détection de méthane martien et le second étudie l'effet d'une tempête globale sur la vapeur d'eau martienne.
Deux instruments à bord de TGO, ACS et NOMAD, ont effectué leurs premières mesures de l'atmosphère à très haute résolution spectrale en occultation solaire en examinant la manière dont la lumière solaire directe est absorbée par l'atmosphère et comment les spectres infrarouges mesurés révèlent les signatures des composés gazeux et leur concentration associée.
ACS et NOMAD ont ainsi entamé l'inventaire le plus détaillé à ce jour des gaz trace dans l'atmosphère de Mars, objectif principal de la mission. Ces gaz martiens en quantités trace nécessitent des moyens de mesure extrêmement précis, de ceux que TGO emploie, pour identifier et isoler leurs signatures infrarouges. Les gaz trace se mesurent généralement en "parties par milliard en volume " (ppbv). Sur Terre, le méthane terrestre, autour de 1800 ppbv, ne compte que 1800 molécules parmi un milliard de molécules d'air.
Le méthane martien représente un enjeu scientifique majeur, car sur Terre le méthane est à 90 % d'origine biologique. Sur Mars, le méthane ne peut survivre dans l'atmosphère que pendant quelques centaines d'années, ce qui suffit largement à le répandre uniformément sur toute la planète en raison de la circulation atmosphérique martienne intense. Toute détection de la molécule implique donc qu'elle a été émise récemment au sens géologique - même si celle-ci fut produite dans le sous-sol des millions d'années avant.
Les observations qui ont révélé l'existence du méthane sur Mars ont fait l'objet d'intenses débats et de controverses car ces détections très sporadiques et très localisées, ont souvent frôlé la limite de détection des instruments concernés. L'orbiteur de la mission Mars Express de l'ESA a fourni la première détection en 2004 avec une moyenne dépassant 10 ppbv. Depuis la Terre, des télescopes ont également fait une détection analogue, atteignant les 45 ppbv, tandis que le rover Curiosity de la NASA, qui explore le cratère Gale depuis 2012, a établi qu'un fond permanent de méthane varie avec les saisons entre 0,2 et 0,7 ppbv - ponctué de quelques bouffées dix fois plus concentrées, l'une d'elles venant tout juste d'être confirmée par Mars Express.
Pourtant, les résultats de TGO publiés aujourd'hui dans Nature, censés constituer l'analyse globale du méthane la plus détaillée à ce jour, ne recensent aucune détection du méthane et établissent à la place une limite supérieure à 0,05 ppbv, 10 à 100 fois plus faible que toutes les détections répertoriées. Cette limite descend même jusqu'à 0,012 ppbv dans un cas de mesure effectué à 3 km au-dessus de la surface.
En l'état, ces mesures TGO, d'une précision inégalée, s'apparentent plutôt à une absence globale de méthane, en contradiction avec les détections passées. Pour arriver à réconcilier les différents jeux de données et expliquer la transition rapide entre les panaches observés précédemment et l'absence de détection établie aujourd'hui par TGO, il faut invoquer un mécanisme pouvant éradiquer rapidement le méthane près de la surface, mécanisme dont l'existence reste à ce jour inconnue.
En parallèle, TGO a observé la tempête de poussière globale qui a affecté la vapeur d'eau, en mesurant sa distribution verticale et pour la première fois celle de son isotope, l'eau lourde qui comporte un atome de deutérium à la place d'un atome d'hydrogène. Ces mesures couvrent la basse atmosphère jusqu'à plus de 80 km d'altitude. Ces nouveaux résultats constituent une avancée considérable pour retracer l'histoire de l'eau sur Mars. En effet, on a coutume d'interpréter cette histoire avec l'excès important d'eau deutérée sur Mars, qui est 5 à 6 fois plus concentrée que celle des océans terrestres, ce qui attesterait de l'effet d'un échappement amplifié de l'hydrogène vers l'espace au cours du temps, puisque celui-ci est deux fois plus léger que le deutérium.
Avant la tempête globale, TGO révèle que l'eau est confinée sous les nuages de glace, alors que pendant la tempête, le réchauffement atmosphérique permet à l'eau d'atteindre des altitudes beaucoup plus élevées. Cet effet semble renforcé pour l'eau deutérée, conformément aux attentes. De fait, TGO devrait voir le rapport D/H changer avec la saison et la latitude. Grâce à ces mesures, la théorie prévalant pour D/H pourra être éprouvée pour la première fois à un niveau de détail jamais atteint, nous ouvrant les portes de l'histoire de l'eau martienne.
Note(s): [1] Ces laboratoires français sont : le Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (LATMOS, CNRS/UVSQ/Sorbonne Université), Laboratoire de météorologie dynamique (LMD, CNRS, ENS Paris, Ecole Polytechnique, Sorbonne Université, Ecole Pont), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA, CNRS/Observatoire de Paris-PSL/Sorbonne Université/Université Paris-Diderot), Institut d'astrophysique spatiale (IAS, CNRS/Université Paris-Sud), Géosciences Paris-Sud (GEOPS, CNRS/Université Paris-Sud)
Référence : O. Korablev et al., No detection of methane on Mars
from early ExoMars Trace Gas Orbiter observations Nature (2019)
doi: 10.1038/s41586-019-1096-4
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Les astronomes capturent la toute première image d'un trou noir
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L'ESO, ALMA et APEX contribuent aux observations inédites du gigantesque trou noir situé au cur de la galaxie Messier 87
Le « Event Horizon Telescope » (EHT) un réseau constitué de huit radiotélescopes répartis sur la surface de la planète créé dans le cadre d'une collaboration internationale a été conçu pour capturer les images d'un trou noir. Les chercheurs de l'EHT révèlent aujourd'hui à l'occasion de conférences de presse coordonnées autour du globe, qu'ils sont parvenus à obtenir la toute première preuve visuelle d'un trou noir supermassif et de son ombre.
Crédit : EHT Collaboration
Cette découverte fait l'objet de la parution, ce jour, d'un ensemble de six articles au sein d'une édition spéciale de la revue The Astrophysical Journal Letters. L'image révèle l'existence du trou noir au centre de Messier 87 [1], une galaxie massive de l'amas galactique Virgo. Ce trou noir est distant de quelque 55 millions d'années-lumière de la Terre et est doté d'une masse équivalant à 6,5 milliards de masses solaires [2].
L'EHT relie des télescopes du monde entier afin de constituer un télescope virtuel de la taille de la Terre [3]. L'EHT offre aux scientifiques une nouvelle façon d'étudier les objets les plus extrêmes de l'Univers dont la théorie de la relativité générale d'Einstein a prédit l'existence, au cours de l'année célébrant le centenaire de l'expérience historique ayant apporté la toute première confirmation de la validité de la théorie [4].
Nous avons capturé la toute première photo d'un trou noir ! s'enthousiasme Sheperd S. Doeleman du Centre d'Astrophysique Harvard & Smithson, par ailleurs directeur du projet EHT. D'un point de vue scientifique, il s'agit d'un formidable exploit réalisé par une équipe composée de plus de 200 chercheurs.
Les trous noirs sont de fabuleux objets cosmiques caractérisés par des masses extraordinairement élevées et des dimensions incroyablement compactes. La présence de ces objets affecte leur environnement de manière extrême, déformant l'espace-temps et surchauffant toute matière située à proximité.
Lorsqu'un trou noir baigne dans la lumière d'un disque de gaz lumineux par exemple, nous nous attendons à ce qu'il crée une région sombre, semblable à une ombre une conséquence prédite par la théorie de la relativité d'Einstein mais demeurée inobservée à ce jour, précise Heino Falcke de l'Université Radboud aux Pays-Bas, président du Conseil Scientifique de l'EHT. Cette ombre, causée par la courbure gravitationnelle et la capture de la lumière par l'horizon des événements, en dit long sur la nature de ces objets fascinants et nous a permis de déterminer l'énorme masse du trou noir de M87.
Diverses méthodes de calibration et d'imagerie ont mis en évidence une structure en forme d'anneau encerclant une région centrale sombre l'ombre du trou noir. Cette vision persista sur plusieurs observations indépendantes menées au moyen de l'EHT.
Lorsque nous avons été certains d'avoir capturé l'ombre, nous avons été en mesure de comparer le résultat obtenu avec de nombreux modèles numériques incluant la physique des espaces déformés, la matière surchauffée et de fort champ magnétiques remarque, Paul T.P. Ho et directeur de l'Observatoire de l'Asie de l'Est., membre du Conseil de l'EHT. L'image obtenue concorde parfaitement avec notre compréhension théorique, ce qui renforce la validité de l'interprétation de nos observations, y compris notre estimation de la masse du trou noir. Ajoute le membre du Conseil de l'EHT Luciano Rezzolla de l'Université Goethe en Allemagne.
La création de l'EHT fut un formidable challenge, qui nécessita la mise à niveau ainsi que la connexion, au sein d'un réseau mondial, de huit télescopes opérant depuis divers sites d'altitudes élevées. Parmi ces sites figurent les volcans d'Hawaï et du Mexique, les montagnes de l'Arizona et de la Sierra Nevada espagnole, le Désert de l'Atacama au Chili, et l'Antarctique.
Les observations de l'EHT sont effectuées au moyen d'une technique baptisée interférométrie à très grande base (VLBI), qui synchronise les télescopes du monde entier et tire parti de la rotation de notre planète pour créer un vaste télescope de la taille de la Terre observant à la longueur d'onde de 1,3 mm. Le VLBI permet à l'EHT d'atteindre une résolution angulaire de 20 microsecondes d'arc ce qui suffit pour lire un journal à New York depuis un café situé à Paris [5].
Les télescopes ayant contribué à ce résultat sont : ALMA, APEX, le télescope de 30 mètres de l'IRAM, le Télescope James Clerk Maxwell, le Vaste Télescope Millimétrique Alfonso Serrano, le Réseau Submillimetrique, le Télescope Submillimétrique, et le Télescope du Pôle Sud [6]. Les pétaoctets de données brutes acquises par les télescopes ont été combinés par des supercalculateurs dédiés de l'Institut Max Planck de Radioastronomie et de l'Observatoire Haystack du MIT.
Les installations et le financement européens ont largement contribué à cet effort mondial. Citons la participation des télescopes européens de pointe et le soutien du Conseil Européen de la Recherche notamment la subvention de 14 millions d'euros accordée au projet BlackHoleCam [7]. Les soutiens de l'ESO, de l'IRAM et de la Max Planck Society furent également décisifs. Ce résultat est le fruit de décennies d'expertise européenne dans le domaine de l'astronomie millimétrique précise Karl Schuster, directeur de l'IRAM et membre du Conseil de l'EHT.
La construction de l'EHT et les observations annoncées ce jour représentent l'aboutissement de décennies de travaux d'observation, techniques et théoriques. Cet exemple de travail d'équipe à l'échelle globale a requis la collaboration étroite de chercheurs du monde entier. Treize institutions partenaires ont concouru à l'édification de l'EHT sur la base de l'infrastructure préexistante et grâce au soutien de divers organismes. La National Science Foundation (NSF), le Conseil Européen de la Recherche (ERC) et des agences de l'Asie de l'est [8] ont joué un rôle clé, en matière de financement.
L'ESO est ravi d'avoir contribué, de manière significative, à l'obtention de ce résultat, grâce à son leadership européen et à son implication majeure dans ALMA et APEX, deux des composants de l'EHT implantés au Chili, précise Xavier Barcons, Directeur Général de l'ESO. ALMA est la composante la plus importante de l'EHT, et ses 66 antennes de haute précision ont joué un rôle essentiel dans le succès de l'EHT.
Nous sommes parvenus à obtenir un résultat inimaginable voici 25 ans, conclut Sheperd S. Doelman. Les avancées technologiques, les connexions établies entre les meilleurs observatoires radio au monde, et des algorithmes novateurs, ont ouvert une toute nouvelle fenêtre sur les trous noirs et l'horizon des événements.
Notes [1] L'ombre d'un trou noir est l'image la plus voisine possible du trou noir que nous puissions acquérir, un trou noir étant par définition un objet totalement noir dont aucune lumière n'est en mesure de s'échapper. La limite du trou noir l'horizon des événements dont l'EHT tire son appellation est quelque 2,5 fois plus petite que l'ombre qu'il projette. Son diamètre avoisine les 40 milliards de kilomètres.
[2] Les trous noirs supermassifs sont des objets astronomiques de dimensions relativement faibles ce qui explique que l'on n'ait pu les observer directement jusqu'à présent. La taille de l'horizon des événements d'un trou noir est proportionnelle à sa masse ainsi, plus un trou noir est massif, plus son ombre est étendue. En raison de sa masse élevée et de sa relative proximité, le trou noir de M87 s'annonçait être l'un des mieux observables depuis la Terre en d'autres termes, une cible parfaite pour l'EHT.
[3] Bien que les télescopes ne soient pas physiquement connectés, ils s'avèrent capables de synchroniser leurs données acquises grâce à des horloges atomiques des masers à hydrogène. Ces dernières enregistrent l'instant précis de leurs observations, effectuées à la longueur d'onde de 1,3 mm au cours de la campagne mondiale de 2017. Chacun des télescopes de l'EHT a produit d'énormes volumes de données quelque 350 téraoctets par jour, qui furent stockées sur des disques durs remplis d'hélium et dotés de performances élevées. Ces données ont été transmises à des supercalculateurs dédiés baptisés corrélateurs à l'Institut Max Planck de Radioastronomie et à l'Observatoire Haystack du MIT dans le but d'être combinées. Elles ont ensuite été soigneusement converties en image au moyen de nouveaux outils informatiques mis au point par la collaboration.
[4] Voici 100 ans, deux expéditions embarquèrent en direction de l'Ile Principe au large de l'Afrique et de Sobral au Brésil pour observer l'éclipse de Soleil de 1919. Leur objectif était de tester l'une des prévisions de la théorie de la relativité générale : la courbure de la lumière en provenance des étoiles autour du limbe du Soleil. Faisant écho à ces observations, l'EHT a envoyé des membres de l'équipe sur quelques-unes des installations radio les plus élevées et les plus reculées au monde afin de tester à nouveau notre compréhension de la gravitation.
[5] Les prochaines observations de l'EHT bénéficieront d'une sensibilité améliorée grâce aux contributions de l'Observatoire NOEMA de l'IRAM, du Télescope du Groenland et du Télescope de Kitt Peak.
[6] ALMA est le fruit d'un partenariat entre l'Observatoire Européen Austral (ESO; Europe, représentant ses états membres), la National Science Foundation (NSF) aux Etats-Unis, les National Institutes of Natural Sciences (NINS) au Japon, le National Research Council (Canada), le Ministère des Sciences et Technologies (MOST; Taiwan), l'Institut d'Astronomie et d'Astrophysique de l'Academia Sinica (ASIAA; Taiwan), l'Institut d'Astronomie et de Sciences Spatiales de Corée (KASI; République de Corée), en collaboration avec la République du Chili. APEX est exploité par l'ESO, le télescope de 30 mètres est exploité par l'IRAM (les organisations partenaires de l'IRAM sont le MPG (Allemagne), le CNRS (France) et l'IGN (Espagne)), le télescope James Clerk Maxwell est exploité par l'EAO, le Vaste Télescope Millimétrique Alfonso Serrano est exploité par l'INAOE et l'UMass, le Réseau submillimétrique est exploité par la SAO et ASIAA et le Télescope Submillimétrique est opéré par l'Observatoire Radio d'Arizona (ARO). Le Télescope du Pôle Sud est exploité par l'Université de Chicago, divers instruments de l'EHT sont fournis par l'Université d'Arizona.
[7] BlackHomeCam est un projet financé par l'Union Européenne dont l'objectif est d'imager, de caractériser et de comprendre les trous noirs astrophysiques. La mission première de BlackHoleCam et de l'Event Horizon Telescope (EHT) est d'acquérir les toutes premières images du trou noir de milliards de masses solaires qui occupe la galaxie voisine M87 et de son petit cousin, Sagittarius A*, le trou noir supermassif situé au cur de notre galaxie, la Voie Lactée. En résultera la détermination précise de la courbure de l'espace-temps causée par un trou noir.
[8] L'Observatoire de l'Asie de l'est (EAO) partenaire du projet EHT rassemble les contributions de nombreuses régions d'Asie parmi lesquelles la Chine, le Japon, la Corée, Taïwan, le Vietnam, la Thaïlande, la Malaisie, l'Inde et l'Indonésie.
Plus d'informations : Ce travail de recherche a fait l'objet de six articles parus ce jour au sein d'une édition spéciale de la revue The Astrophysical Journal Letters.
La collaboration EHT rassemble plus de 200 chercheurs originaires d'Afrique, d'Asie, d'Europe, d'Amérique du Nord et du Sud. La collaboration internationale vise à capturer les images les plus détaillées possibles d'un trou noir en créant un télescope virtuel de la taille de la Terre. Soutenu par de considérables investissements internationaux, l'EHT établit un lien entre des télescopes existants au moyen de nouveaux systèmes s'ensuit la création d'un nouvel instrument fondamentalement différent doté du meilleur pouvoir de résolution angulaire qui soit à l'heure actuelle.
Les télescopes individuels impliqués sont : ALMA, APEX, le Télescope de 30 mètres de l'IRAM, l'Observatoire NOEMA de l'IRAM, le Télescope James Clerk Maxwell (JCMT), le Vaste Télescope Millimétrique (LMT), le Réseau Submillimétrique (SMA), le Télescope Submillimétrique (SMT), le Télescope du Pôle Sud (SPT), le Télescope de Kitt Peak, et le Télescope du Groenland (GLT).
Le consortium EHT est composé de 13 instituts : l'Institut d'Astronomie et d'Astrophysique de l' Academia Sinica, l'Université d'Arizona, l'Université de Chicago, l'Observatoire de l'Asie de l'est, l'Université Goethe de Francfort, l'Institut de Radioastronomie Millimétrique, le Vaste Télescope Millimétrique, l'Institut Max Planck dédié à la Radioastronomie, l'Observatoire Haystack du MIT, l'Observatoire Astronomique National du Japon, l'Institut Perimeter de Physique Théorique, l'Université Radboud et l'Observatoire Astrophysique Smithson.
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 16 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Irlande, l'Italie, les Pays-Bas, la Pologne, 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 géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'il le plus grand au monde tourné vers le ciel ».
Liens : - Page Web de l'EHT sur le site Web de l'ESO - Invitation des média à la conférence de presse - ESOBlog on the EHT Project / Blog de l'ESO consacré au projet EHT - Publications scientifiques - Paper I: The Shadow of the Supermassive Black Hole -Paper II: Array and Instrumentation -Paper III: Data processing and Calibration -Paper IV: Imaging the Central Supermassive Black Hole -Paper V: Physical Origin of the Asymmetric Ring -Paper VI: The Shadow and Mass of the Central Black Hole
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie
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Comètes P/2006 F4 = 2019 D2 (Spacewatch), P/2019 G1 = 2011 O2 (PANSTARRS), C/2019 F1 (ATLAS-Africano)
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P/2006 F4 = 2019 D2 (Spacewatch) La comète P/2006 F4 (Spacewatch) a été retrouvée par Gareth V. Williams (Minor Planet Center) dans une astrométrie fortuite rapportée par le Mt. Lemmon Survey, qui a ensuite été liée à une détection effectuée en une seule nuit sur la page NEOCP (NEO Confirmation Page). Robert Weryk (F51) a également suggéré le lien quand il a signalé que le même objet NEOCP avait une FWHM de ~1.8" (comparée à 1.15" +/- 0.04" pour les étoiles proches) et une queue de ~4" à l'est.
P/2006 F4 (Spacewatch), découverte initialement par R. S. McMillan et M. T. Read sur les images Spacewach prises le 26 Mars 2006 et observée pour la dernière fois le 31 Mai 2006, était passée au périhélie au 03 Mai 2006 à une distance de 2,3 UA du Soleil. D'une période de 6,6 ans, la comète a été manquée lors de son apparition en 2012.
Pour ce nouveau retour, les éléments orbitaux de la comète P/2006 F4 = 2019 D2 (Spacewatch) indiquent un passage au périhélie le 01 Août 2019 à une distance d'environ 2,3 UA du Soleil et une période d'environ 6,6 ans pour cette comète de la famille de Jupiter.
Satisfaisant aux conditions requises, la comète P/2006 F4 = 2019 D2 (Spacewatch) a reçu la dénomination définitive de 379P/Spacewatch) en tant que 379ème comète périodique numérotée.
P/2019 G1 = 2011 O2 (PANSTARRS) Dans les images de découverte du 03 Avril 2019, Robert Weryk (F51) a décrit cet objet comme une comète, ayant une FWHM de ~1.4" FWHM (comparée à 0.95" +/- 0.07" pour les étoiles proches) et une extension de ~5 " vers l'ouest. Les observations ultérieures de Weryk et Richard Wainscoat le 04 Avril (Mauna Kea) ont montré une FWHM de 1.48" (comparée à 1.02" +/- 0.04" pour les étoiles proches) et une queue s'étendant sur au moins 20" en P.A 280. Hidetaka Sato (H06) a signalé une coma de 8" et une queue de 8" en P.A. 280 dans 10 expositions de 60s empilées obtenues le 04 Avril. Korado Korlevic (Visnjan Observatory, Tican) a décrit une queue de 12" en P.A. 279 sur les images obtenues le 06 Avril 2019.
Weryk a également signalé des images de prédécouverte datées du 09 Février 2019 (une queue de 6" vers P.A. 300), de 2018 (stellaire) et de 2011 (stellaire). Gareth V. Williams (Minor Planet Center) a ensuite repéré des images de prédécouverte supplémentaires datant du 26 Février et 25 Mars 2009.
Les éléments orbitaux elliptiques de la comète P/2019 G1 = 2011 O2 (PANSTARRS) indiquent un passage au périhélie le 06 Juin 2019 à une distance d'environ 3,0 UA du Soleil, et une période d'environ 9,4 ans pour cette comète de la famille de Jupiter.
Satisfaisant aux conditions requises, la comète P/2019 G1 = 2011 O2 (PANSTARRS) a reçu la dénomination définitive de 380P/PANSTARRS en tant que 380ème comète périodique numérotée.
C/2019 F1 (ATLAS-Africano) Cet objet a été rapporté pour la première fois le 28 Mars 2019 par l'équipe du projet ATLAS-HKO (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), Haleakala, en tant que candidat NEO mais n'a pas été posté sur la page NEOCP. Il a ensuite été rapporté le 29 Mars 2019 comme un candidat comète par Brian M. Africano (Mt. Lemmon Survey), qui a décrit l'objet comme montrant un noyau compact de ~7" de diamètre avec une légère queue floue en P.A. 300. Après publication sur les pages NEOCP (NEO Confirmation Page) et PCCP (Possible Comet Confirmation Page) du Minor Planet Center, de nombreux observateurs ont confirmé la nature cométaire de cet objet. Des images antérieures à la découverte, obtenues le 08 Février 2019 par Pan-STARRS 1, Haleakala, et le 26 Mars 2019 par Purple Mountain Observatory, XuYi Station, ont également été identifiées.
Les éléments orbitaux hyperboliques de la comète C/2019 F1 (ATLAS-Africano) indiquent un passage au périhélie le 23 Juin 2021 à une distance d'environ 3,6 UA du Soleil.
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie |
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