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Nouvelles du Ciel de Mai 2018 |
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Nouvelles du Ciel de Mai 2018 |
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ou Documentations non francophones
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Surpopulation stellaire
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A quelque 160 000 années lumière de la Terre brille la Nébuleuse de la Tarentule, la structure la plus spectaculaire du Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de notre Voie Lactée. Le Télescope de Sondage du VLT installé à l'Observatoire de Paranal de l'ESO a observé cette région ainsi que son riche environnement en détail. Il est ainsi apparu que ce paysage céleste était constellé d'amas stellaires, de nuages de gaz brillant ainsi que de restes épars d'explosions de supernovae. Il s'agit là de l'image la mieux résolue à ce jour.
Le riche environnement de la Nébuleuse de la Tarentule dans le Grand Nuage de Magellan - Crédit : ESO
Grâce au Télescope de Sondage du VLT (VST) installé à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili, les astronomes ont capturé cette nouvelle image détaillée de la Nébuleuse de la Tarentule ainsi que de son environnement proche, peuplé de multiples nébuleuses et autres amas stellaires. La Tarentule, également baptisée 30 Doradus, constitue la région de formation stellaire la plus brillante et la plus active du Groupe Local de galaxies.
La Nébuleuse de la Tarentule occupe la partie supérieure de cette image. Elle s'étend sur plus de 1000 années lumière et se situe dans la constellation de la Daurade, à l'extrême sud du ciel. Cette magnifique nébuleuse fait partie du Grand Nuage de Magellan, une galaxie naine dont le diamètre avoisine les 14 000 années lumière. Le Grand Nuage de Magellan est la troisième galaxie la plus proche de la Voie Lactée, après la Galaxie Naine Sphéroïdale du Sagittaire et la Galaxie Naine du Grand Chien.
Au cœur de la Nébuleuse de la Tarentule figure un jeune amas d'étoiles géantes baptisé NGC 2070, une zone de formation stellaire dont le noyau dense, R136, renferme certaines des étoiles les plus massives et les plus lumineuses connues à ce jour. La brillante lueur de la Nébuleuse de la Tarentule fut pour la première fois notée par l'astronome français Nicolas-Louis de Lacaille en 1751.
La Nébuleuse de la Tarentule abrite un autre amas d'étoiles, beaucoup plus âgé, baptisé Hodge 301. En son sein, plus de 40 étoiles auraient explosé en supernovae, dispersant du gaz dans la région toute entière. La superbulle SNR N157B qui entoure l'amas ouvert NGC 2060 constitue l'un de ces restes de supernovae. Cet amas fut découvert par l'astronome britannique John Herschel en 1836, au moyen d'un télescope réflecteur de 18,6 pouces implanté au Cap de Bonne Espérance en Afrique du Sud. En périphérie de la Nébuleuse de la Tarentule, dans l'angle inférieur droit de l'image, figure la célèbre supernova SN 1987A [1].
A gauche de la Nébuleuse de la Tarentule figure un amas ouvert brillant baptisé NGC 2100, caractérisé par une densité élevée d'étoiles bleues et brillantes entourées d'étoiles de couleur rouge. Cet amas fut détecté par l'astronome écossais James Dunlop en 1826, alors en poste en Australie, au moyen de son propre télescope réflecteur de 9 pouces (23 centimètres) de diamètre.
Au centre de l'image figurent l'amas ouvert et la nébuleuse en émission NGC 2074, une autre région de formation stellaire massive découverte par John Herschel. Un zoom sur cette région laisse apparaître une structure sombre et poussiéreuse arborant les traits d'un hippocampe – l' “hippocampe du Grand Nuage de Magellan”. Il s'agit d'une gigantesque structure en forme de pilier qui s'étend sur quelque 20 années lumière – soit quatre fois la distance séparant le Soleil de l'étoile la plus proche, alpha du Centaure. Cette structure est condamnée à disparaître au cours du prochain million d'années. A mesure que de nouvelles étoiles se formeront au sein de l'amas, les rayonnements ainsi que les vents qu'elles émettent disperseront en effet petit à petit les piliers de poussière.
L'acquisition de cette image résulte de l'utilisation de la caméra OmegaCAM de 256 mégapixels qui équipe le VST. L'image est la superposition de clichés acquis par OmegaCAM au travers de quatre filtres colorés différents, dont l'un spécifiquement dédié à la détection de la lueur rouge de l'hydrogène ionisé [2].
Notes :
[1] SN 1987A fut la toute première supernova observée au moyen de télescopes modernes et la supernova la plus brillante depuis l'étoile de Képler datée de 1604. L'intensité lumineuse de SN 1987A équivalait encore à la somme des luminosités de 100 millions de soleils plusieurs mois après sa découverte, le 23 février 1987.
[2] La raie d'émission H-alpha est une raie spectrale de couleur rouge qui résulte de la perte d'énergie de l'électron de l'atome d'hydrogène. Cette perte d'énergie survient lorsque le gaz d'hydrogène s'ionise sous l'effet de l'intense rayonnement ultraviolet émis par les jeunes étoiles proches. S'ensuit la recombinaison des électrons et des protons en atomes. La capacité d'OmegaCAM à détecter cette raie permet aux astronomes de caractériser la physique des nuages moléculaires géants au sein desquels se forment de nouvelles étoiles ainsi que leur cortège de planètes.
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 Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, 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'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».
Liens : - Photos du Télescope de Sondage du VLT
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie
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L'oxygène trouvé dans la comète Tchouri est plus ancien que le Système solaire
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Le bombardement radiolytique des grains de glace d'eau dans la nébuleuse protosolaire est insuffisant pour expliquer la grande quantité d'oxygène moléculaire détectée par la mission Rosetta dans la chevelure de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Ce résultat implique que l'oxygène cométaire a forcément été produit dans le milieu interstellaire, à une époque antérieure à la genèse de la nébuleuse protosolaire et des planétésimaux à partir desquels les corps du système solaire se sont formés. C'est la conclusion de l'étude publiée dans la revue The Astrophysical Journal par une équipe internationale de chercheurs pilotée par des scientifiques du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille.
L'efficacité de la radiolyse de la glace d'eau, mécanisme très connu pour produire de l'oxygène moléculaire, a été étudiée dans le contexte du bombardement des grains de glaces précurseurs des comètes par les rayons cosmiques pendant leur phase de résidence dans la nébuleuse protosolaire. Du fait de leur taille microscopique, les grains de glaces sont brassés verticalement par la turbulence dans la nébuleuse protosolaire, et accomplissent des cycles de transports verticaux entre le plan médian du disque et ses couches supérieures, lesquelles sont beaucoup moins denses. Par conséquent, ces grains de glaces ont passé une fraction non négligeable de leur vie dans les régions supérieures du disque, dans lesquelles l'irradiation par les rayons cosmiques était importante.
Toutefois, les calculs des chercheurs montrent que, même si une fraction significative des particules glacées a suivi un cycle de va-et-vient vers les couches supérieures du disque pendant plus de 10 millions d'années, une échelle de temps qui dépasse très probablement celle correspondant à la durée de formation de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, la quantité d'oxygène moléculaire produite par l'irradiation est inférieure d'au moins deux ordres de grandeur par rapport aux observations de la sonde Rosetta. Ce résultat implique que le scénario le plus probable demeure la formation de l'oxygène moléculaire dans les environnements de faible densité, tels que le nuage présolaire, avant la genèse de la nébuleuse protosolaire [1].
Télécharger le communiqué de presse
Référence : Synthesis of Molecular Oxygen via Irradiation of Ice Grains in the Protosolar Nebula. O. Mousis, T. Ronnet, J. I. Lunine, R. Maggiolo, P. Wurz, G. Danger, and A. Bouquet, The Astrophysical Journal, 858:66 (5pp), 2018 May 1.
[1] Origin of Molecular Oxygen in Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. O. Mousis, T. Ronnet, B. Brugger, O. Ozgurel, F. Pauzat, Y. Ellinger, R. Maggiolo, P. Wurz, P. Vernazza, J.I. Lunine, A. Luspay-Kuti, K.E. Mandt, K. Altwegg, A. Bieler, A. Markovits, M. Rubin, The Astrophysical Journal Letters 823, L41, 2016.
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie |
Découverte du premier corps du Système solaire d'origine extrasolaire
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L'astéroïde 2015 BZ509 est le tout premier corps du Système solaire dont l'origine extrasolaire est démontrée : une découverte étonnante réalisée par le chercheur du CNRS Fathi Namouni et sa consœur brésilienne Helena Morais, publiée le 21 mai 2018 dans MNRAS.
Certains corps de notre système solaire pourraient-il
provenir des environs d'autres étoiles ? Les astronomes sont
divisés sur le cas des comètes, dont certains imaginent
qu'elles puissent s'être formées autour d'autres étoiles
avant d'être capturées par notre Soleil… sans l'avoir
jamais prouvé. Quant au cas célèbre d'Oumuamua,
un astéroïde frôlant la Terre en 2017, il provenait
certes d'un autre système solaire mais ne faisait que passer,
tel un touriste, et poursuivre son chemin vers d'autres mondes.
Télécharger le communiqué de presse
Notes : [1] Membre de l'Université de la Côte
d'Azur
Référence : An interstellar origin for Jupiter's retrograde co-orbital
asteroid. F. Namouni and M. H. M. Morais, Monthly Notices of
the Royal Astronomical Society Letters, 21 mai 2018.
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie |
Les astronomes publient la plus complète étude en lumière ultraviolette des galaxies proches
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Hubble échantillonne 50 spirales formant des étoiles et des galaxies naines
Une grande partie de la lumière dans l'Univers provient des étoiles, et pourtant, la formation des étoiles est toujours une question épineuse en astronomie.
Pour reconstituer une image plus complète de la naissance des étoiles, les astronomes ont utilisé le télescope spatial Hubble pour observer la formation d'étoiles parmi les galaxies dans notre propre arrière-cour cosmique. L'étude de 50 galaxies dans l'Univers local, appelée Legacy ExtraGalactic UV Survey (LEGUS), est l'étude ultraviolette la plus précise et la plus complète des galaxies voisines.
L'étude LEGUS combine de nouvelles observations de Hubble avec des images d'archives de Hubble pour les galaxies naines et spirales formant des étoiles, offrant une ressource précieuse pour comprendre les complexités de la formation des étoiles et de l'évolution des galaxies. Les astronomes publient les catalogues d'étoiles pour chacune des galaxies LEGUS et les catalogues d'amas pour 30 des galaxies, ainsi que des images des galaxies elles-mêmes. Les catalogues fournissent des informations détaillées sur les étoiles jeunes et massives et les amas d'étoiles, et comment leur environnement affecte leur développement.
L'univers local, s'étendant à travers le fossé de l'espace entre nous et le grand amas de galaxies de la Vierge, est idéal pour l'étude parce que les astronomes peuvent accumuler un assez grand échantillon de galaxies, et pourtant, les galaxies sont suffisamment proches à la Terre que Hubble peut résoudre des étoiles individuelles. L'étude aidera également les astronomes à comprendre les galaxies dans l'Univers lointain, où la formation rapide des étoiles a eu lieu.
Crédit : NASA, ESA, and D. Calzetti (University of Massachusetts) and the LEGUS team
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie |
Nouvel
exploit de l'astrophotographe Thierry Legault qui a photographié le fin
croissant de Lune au moment précis de la Nouvelle Lune, en plein jour,
le 15 Mai 2018 à 11h48 UTC : Sur sa page http://www.astrophoto.fr/new_moon_2018may15.html, Thierry
Legault livre des détails sur les conditions d'observation : "C'est
le plus jeune croissant possible, l'âge de la Lune étant de zéro".
"Depuis le site d'observation (Jurques, Normandie, France), la séparation
angulaire entre le Lune et le Soleil n'était que d'envion 5 degrés,
soit à peu près dix diamètres solaires. A cette très
petite séparation, le croissant est extrêmement fin, de quelques
secondes d'arc au maximum, et, surtout, il est noyé dans l'éblouissement
solaire, le ciel bleu étant environ 400 fois plus lumineux que le croissant
lui-même dans l'infrarouge (et probablement plus de 1000 fois en lumière
visible). Afin de réduire l'éblouissement, les images ont été
prises en proche infrarouge et un écran percé, placé juste
en face du télescope, empêchait la lumière du Soleil d'entrer
directement dans le télescope".
ALMA et le VLT ont trouvé des preuves de la formation d'étoiles 250 millions d'années seulement après le Big Bang
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Des observations effectuées au moyen d'ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) et du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO ont permis à des astronomes de dater le début de la formation d'étoiles au sein de la très lointaine galaxie MACS1149-JD1 à une époque bien plus reculée que ce que l'on supposait – 250 millions d'années seulement après le Big Bang. Cette découverte s'accompagne de la détection la plus distante d'oxygène dans l'Univers et de la galaxie la plus lointaine observée à ce jour par ALMA ou le VLT. Ces résultats feront l'objet d'une publication au sein de l'édition du 17 mai 2018 de la revue Nature.
Clichés de MACS J1149.5+2223 acquis par Hubble et ALMA Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), the CLASH Team, Hashimoto et al.
Une équipe internationale d'astronomes a observé, au moyen du réseau ALMA, une galaxie lointaine baptisée MACS1149-JD1. En son sein, ils ont détecté une très faible lueur émise par de l'oxygène ionisé. Lorsque cette lumière infrarouge a traversé l'espace séparant la galaxie source de la Terre, sa longueur d'onde initiale s'est étendue d'un facteur dix sous l'effet de l'expansion de l'Univers. L'équipe en a déduit que le signal avait été émis quelque 13,3 milliards d'années auparavant – soit 500 millions d'années après le Big Bang, par l'oxygène le plus distant détecté à ce jour par un télescope [1]. En outre, la présence d'oxygène atteste de l'existence de générations stellaires antérieures dans cette galaxie.
“J'ai été ravi d'observer la raie de l'oxygène lointain au sein des données d'ALMA”, précise Takuya Hashimoto, auteur principal du nouvel article et chercheur à l'Université Sangyo d'Osaka ainsi qu'à l'Observatoire Astronomique National du Japon. “Cette détection repousse les limites de l'Univers observable.”
Outre la lueur émise par l'oxygène et capturée par ALMA, une faible raie en émission de l'hydrogène a été détectée par le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO. L'une et l'autre observations ont conduit à une même détermination de la distance séparant la Terre de la galaxie en question. MACS1149-JD1 constitue ainsi la galaxie la plus lointaine dont la distance est connue avec précision et la galaxie la plus lointaine observée à ce jour au moyen d'ALMA ou du VLT.
“Cette galaxie nous apparaît telle qu'elle était lorsque l'Univers était âgé de 500 millions d'années seulement. A cette époque reculée, elle abritait déjà une population d'étoiles d'âge avancé”, détaille Nicolas Laporte, chercheur à l'University College de Londres (UCL) au Royaume-Uni et second auteur du nouvel article. “Nous sommes donc en mesure d'utiliser cette galaxie pour sonder une période totalement inexplorée et encore plus jeune de l'histoire cosmique.”
Peu après le Big Bang, l'Univers demeurait totalement dépourvu d'oxygène. La création de cet élément résulte de la survenue de processus de fusion au sein des premières étoiles avant qu'il ne soit dispersé par des explosions d'étoiles massives. La détection d'oxygène au sein de MACS1149-JD1 suggère donc que les générations stellaires antérieures s'étaient déjà formées et avaient déjà libéré l'oxygène 500 millions d'années après la naissance de l'Univers.
S'ensuit la question de la datation de cette première génération d'étoiles. Afin de répondre à cette problématique, l'équipe a entrepris de reconstituer l'histoire antérieure de MACS1149-JD1 au moyen de données acquises par le Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA et par le Télescope Spatial Spitzer de la NASA. Ces données ont ensuite été insérées dans un modèle numérique fixant le début de la formation des étoiles à quelque 250 millions d'années après le Big Bang [2]. La luminosité observée de la galaxie s'en est ainsi trouvée expliquée.
L'âge avancé des étoiles observées au sein de MACS1149-JD1 pose la question suivante : à quelle époque les galaxies ont-elles émergé de l'obscurité totale ? En d'autres termes, de quelle époque dater la fameuse “aube cosmique” ? L'établissement de l'âge de MACS1149-JD1 a permis à l'équipe de démontrer que les galaxies existaient antérieurement à celles que nous détectons actuellement au moyen de la méthode directe.
Richard Ellis, astronome émérite à l'UCL et co-auteur de l'article, conclut ainsi : “La datation de l'aube cosmique constitue le Graal de la cosmologie et de la formation galactique. Grâce à ces nouvelles observations de MACS1149-JD1, nous nous approchons de l'époque à laquelle remonte la toute première lumière stellaire ! Et parce que nous sommes tous constitués de poussière d'étoiles, cela équivaut à découvrir nos propres origines.”
Notes :
[1] ALMA a, à plusieurs reprises, établi le record de détection de l'oxygène le plus lointain. En 2016, Akio Inoue de l'Université Sangyo d'Osaka et ses collègues ont détecté, au moyen d'ALMA, une raie de l'oxygène émise 13,1 milliards d'années auparavant. Quelques mois plus tard, Nicolas Laporte de l'University College de Londres a utilisé ALMA pour capturer un signal de l'oxygène datant de 13,2 milliards d'années. Aujourd'hui, l'une et l'autre équipes ont réuni leurs efforts et établi un nouveau record correspondant à un “redshift” de 9,1.
[2] Cela correspond à un “redshift” de 15.
Plus d'informations : Ces résultats ont fait l'objet d'un article intitulé “The onset of star formation 250 million years after the Big Bang”, par T. Hashimoto et al., à paraître au sein de l'édition du 17 mai 2018 de la revue Nature.
Les équipes de recherche sont composées de : Takuya Hashimoto (Université Sangyo d'Osaka / Observatoire Astronomique National du Japon, Japon), Nicolas Laporte (University College de Londres, Royaume-Uni), Ken Mawatari (Université Sangyo d'Osaka, Japon), Richard S. Ellis (University College de Londres, Royaume-Uni), Akio. K. Inoue (Université Sangyo d'Osaka, Japon), Erik Zackrisson (Université d'Uppsala, Suède), Guido Roberts-Borsani (University College de Londres, Royaume-Uni), Wei Zheng (Université Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, Etats-Unis), Yoichi Tamura (Université de Nagoya, Japon), Franz E. Bauer (Université Catholique Pontificale du Chili, Santiago, Chili), Thomas Fletcher (University College de Londres, Royaume-Uni), Yuichi Harikane (Université de Tokyo, Japon), Bunyo Hatsukade (Université de Tokyo, Japon), Natsuki H. Hayatsu (Université de Tokyo, Japon; ESO, Garching, Allemagne), Yuichi Matsuda (Observatoire Astronomique National du Japon / SOKENDAI, Japon), Hiroshi Matsuo (Observatoire Astronomique National du Japon / SOKENDAI, Japon, Sapporo, Japon), Takashi Okamoto (Université d'Hokkaido, Sapporo, Japon), Masami Ouchi (Université de Tokyo, Japon), Roser Pelló (Université de Toulouse, France), Claes-Erik Rydberg (Université d'Heidelberg, Allemagne), Ikkoh Shimizu (Université d'Osaka, Japon), Yoshiaki Taniguchi (Université Libre du Japan, Chiba, Japon), Hideki Umehata (Université de Tokyo, Japon) et Naoki Yoshida (Université de Tokyo, Japon).
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 Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, 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'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».
Liens : - Publication scientifique dans Nature
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie
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Un astéroïde en exil découvert en périphérie du Système Solaire
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Les télescopes de l'ESO découvrent le tout premier astéroïde riche en carbone au sein de la Ceinture de Kuiper
Grâce aux télescopes de l'ESO, une équipe internationale d'astronomes a étudié un vestige du Système Solaire primordial. Il est apparu que l'étrange objet 2004 EW95 de la Ceinture de Kuiper est un astéroïde riche en carbone, le tout premier de ce type dont la présence en périphérie du Système Solaire se trouve confirmée. Cet étrange objet s'est probablement formé dans la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter, avant qu'il ne soit éjecté, à des milliards de kilomètres de là, à son emplacement actuel au sein de la Ceinture de Kuiper.
Vue d'artiste de l'astéroïde exilé 2004 EW95 - Crédit : ESO/M. Kornmesser
Peu après sa naissance, le Système Solaire a traversé une période de fortes turbulences. Les modèles théoriques relatifs à cette période prédisent que la formation des géantes gazeuses s'est soldée par l'éjection de petits corps rocheux du Système Solaire interne vers des orbites éloignées du Soleil [1]. Ces modèles suggèrent notamment que la Ceinture de Kuiper – une région froide située au-delà de l'orbite de Neptune – contient une faible proportion de corps rocheux issus du Système Solaire interne, tels des astéroïdes riches en carbone baptisés astéroïdes carbonés [2].
La publication d'un récent article attestant de la toute première découverte observationnelle d'un astéroïde carboné au sein de la Ceinture de Kuiper renforce la validité de ces modèles théoriques relatifs aux premiers instants tourmentés de notre Système Solaire. Après avoir effectué des mesures précises au moyen de divers instruments installés sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, une petite équipe d'astronomes pilotée par Tom Seccull de l'Université de la Reine à Belfast au Royaume-Uni a pu mesurer la composition de l'objet 2004 EW95 de la Ceinture de Kuiper, et établir qu'il s'agissait d'un astéroïde carboné. Ce résultat suggère qu'il s'est formé dans le Système Solaire interne avant de migrer en périphérie [3].
L'étrange nature de 2004 EW95 a été révélée pour la première fois par Wesley Fraser, astronome à l'Université de la Reine à Belfast et membre de l'équipe à l'origine de cette découverte, alors qu'il effectuait des observations de routine au moyen du Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA. Le spectre de réflectance de l'astéroïde – ensemble de longueurs d'onde de la lumière réfléchie par un objet – différait de celui des petits Objets de la Ceinture de Kuiper (KBOs) semblables dont les spectres, pour la plupart inintéressants et dénués de caractéristiques particulières, contiennent peu d'informations relatives à leur composition.
“Le spectre de réflectance de 2004 EW95 différait notablement de celui des autres objets situés en périphérie du Système Solaire” précise Tom Seccull, auteur principal de l'article. “Il était suffisamment inhabituel pour susciter notre intérêt”.
L'équipe a observé 2004 EW95 au moyen des instruments X-Shooter et FORS2 installés sur le VLT. La sensibilité de ces spectrographes a permis à l'équipe d'obtenir des mesures plus précises concernant le spectre de la lumière réfléchie par l'astéroïde et, par là-même, d'en déduire sa composition.
En dépit de l'impressionnant pouvoir collecteur du VLT, 2004 EW95 s'avéra difficile à observer. L'objet, d'un diamètre de 300 kilomètres, se situe à quelque 4 milliards de kilomètres de la Terre. En outre, sa surface, riche en carbone, est particulièrement sombre. L'acquisition de données constitua donc un véritable challenge scientifique.
“Cela revient à observer un terril géant sur fond de ciel nocturne”, précise Thomas Puzia de l'Université Catholique Pontificale du Chili, co-auteur de l'étude.
“2004 EW95 est non seulement en mouvement. Il est également très peu lumineux !“ ajoute Tom Seccull. “Il nous a fallu utiliser une méthode de traitement de données particulièrement avancée pour extraire le maximum d'informations.” Le spectre de l'objet présentait deux caractéristiques notables, résultant de la présence d'oxydes ferreux et de phyllosilicates. L'existence de ces minéraux au sein d'un KBO n'avait jamais été confirmée auparavant. Elle plaide en faveur de la formation de 2004 EW95 au sein du Système Solaire interne.
Tom Seccull conclut : “Le fait que 2004 EW95 occupe à présent les régions froides et externes du Système Solaire suggère qu'une planète en mouvement dans le Système Solaire naissant l'a projeté sur son orbite actuelle.”
“Des rapports antérieurs font état des spectres atypiques d'autres Objets de la Ceinture de Kuiper. Aucun toutefois ne s'est trouvé confirmé avec un tel degré de fiabilité” précise Olivier Hainaut, un astronome de l'ESO extérieur à l'équipe. “La découverte d'un astéroïde carboné au sein de la Ceinture de Kuiper constitue un élément clé en faveur de l'une des prédictions fondamentales des modèles dynamiques du jeune Système Solaire.”
Notes :
[1] Les modèles dynamiques actuels d'évolution du jeune Système Solaire, tels l'hypothèse du grand bouleversement et le modèle de Nice, suggèrent que les planètes géantes migrèrent vers l'intérieur puis vers l'extérieur du Système Solaire, perturbant et dispersant les objets du Système Solaire interne. En conséquence, une faible proportion d'astéroïdes rocheux sont censés avoir migré au sein du nuage d'Oort et de la Ceinture de Kuiper.
[2] Les astéroïdes carbonés sont composés de l'élément carbone sous ses différentes formes. Les astéroïdes carbonés – ou de type C – sont reconnaissables à leur surface sombre, résultant de la présence de molécules de carbone.
[3] D'autres objets du Système Solaire interne ont fait l'objet de détections antérieures en périphérie du Système Solaire. Il s'agit toutefois du premier astéroïde carboné découvert, loin de sa région de formation, au sein de la Ceinture de Kuiper.
Plus d'informations : Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé “2004 EW95: A Phyllosilicate-bearing Carbonaceous Asteroid in the Kuiper Belt” par T. Seccull et al., paru au sein de la revue The Astrophysical Journal Letters.
L'équipe était composée de Tom Seccull (Centre de Recherches Astrophysiques, Université de la Reine de Belfast, Royaume-Uni), Wesley C. Fraser (Centre de Recherches Astrophysiques, Université de la Reine de Belfast, Royaume-Uni), Thomas H. Puzia (Institut d'Astrophysique, Université Catholique Pontificale du Chili, Chili), Michael E. Brown (Division des Sciences Géologiques et Planétaires, Institut de Technologie de Californie, Etats-Unis) et Frederik Schönebeck (Institut d'Astronomie Rechen, Centre d'Astronomie de l'Université d'Heidelberg, Allemagne).
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 Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, 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'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».
Liens :
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Le rôle primordial de Saturne dans la formation des lunes de Jupiter
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Jupiter possède quatre satellites massifs (Io, Europe, Ganymède et Callisto) qui sont supposés s'être formés dans un disque gazeux autour de Jupiter, de manière analogue aux planètes du système solaire autour du Soleil. A ce jour, la question de l'origine des satellites n'est toujours pas résolue. Une étude menée par des chercheurs du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM-CNRS, CNES, Aix-Marseille Université) montre que la formation de Saturne a permis d'implanter une quantité considérable de planétésimaux dans le disque entourant Jupiter, permettant ainsi la formation de quatre lunes massives. L'étude montre par ailleurs que certains planétésimaux dispersés par Saturne se sont également retrouvés implantés dans la ceinture principale d'astéroïdes, expliquant ainsi pourquoi beaucoup d'entre eux sont riches en glace.
Dans les derniers instants de sa formation, une planète géante telle que Jupiter est assez massive pour nettoyer son orbite et creuser un sillon dans le gaz de la nébuleuse protosolaire. Dans ce contexte, il est difficile d'expliquer la formation de lunes massives comme les satellites Galiléens car le disque entourant Jupiter se trouve privé des principales sources d'approvisionnement en matériaux solides qui sont nécessaires à la construction des lunes.
Dans une étude à paraître dans The Astronomical Journal, une équipe franco-américaine menée par des chercheurs du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM-CNRS, CNES, Aix-Marseille Université) montre que la formation de Saturne a joué un rôle crucial dans l'apport de corps solides dans le disque entourant Jupiter, permettant ainsi la formation des satellites Galiléens. A partir de simulations numériques, ces chercheurs ont montré que Saturne disperse les planétésimaux [1] qui l'entourent, et que certains d'entre eux sont finalement capturés dans le disque entourant Jupiter. Les simulations révèlent également que des planétésimaux sont envoyés vers le système solaire interne, dans la région deformation des planètes telluriques et la ceinture d'astéroïdes. Ces objets ont donc pu jouer un rôle dans l'apport d'eau sur Terre et expliqueraient la présence de certains astéroïdes riches en eau dans la ceinture principale sans pour autant invoquer une migration importante de Jupiter.
Si le scénario proposé s'avère correct, les satellites Galiléens pourraient posséder des signatures isotopiques semblables à celles de certaines météorites primitives collectées sur Terre et qui pourraient être mesurées par de futures missions d'exploration du système jovien telles que la mission JUICE de l'ESA ou Europa-Clipper de la NASA. Une autre implication importante de ce scénario est que la présence de satellites massifs autour d'une planète serait liée à l'existence d'autres planètes dans le système, une donnée importante à prendre en compte dans la recherche d'analogues aux Galiléens dans les systèmes extrasolaires.
Notes : [1] Astéroïdes primordiaux à partir desquels les corps du système solaire se sont formés.
Référence : T. Ronnet, O. Mousis, P. Vernazza, J. I. Lunine, A. Crida. Saturn's formation and early evolution at the origin of Jupiter's massive moons. The Astronomical Journal, 2018, 155, 5. (https://doi.org/10.3847/1538-3881/aabcc7)
https://arxiv.org/abs/1804.02892
Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie |
Hubble détecte l'hélium dans l'atmosphère d'une exoplanète pour la première fois
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L'atmosphère montgolfière s'étend sur des dizaines de milliers de kilomètres au-dessus d'une planète géante gazeuse
Artwork: ESA/Hubble, NASA, and M. Kornmesser Science: NASA, ESA, and J. Spake (University of Exeter)
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Les lois de la naissance des étoiles remises en question
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Une équipe internationale menée par des chercheurs du CNRS, de l'Université Grenoble Alpes et du CEA vient bouleverser l'idée que l'on se faisait de la formation des étoiles. La précision des observations offertes par le Grand réseau d'antennes millimétrique/submillimétrique de l'Atacama (ALMA) a permis de mesurer la quantité de coeurs massifs progéniteurs d'étoiles au sein d'une région lointaine très active de notre galaxie, et ainsi de montrer que leur proportion y est plus élevée que celle attendue. Publiés dans Nature Astronomy, ces résultats pourraient remettre en cause l'idée largement partagée selon laquelle la distribution en masse d'une population de coeurs progéniteurs d'étoiles serait identique à celle de sa descendance.
Dans l'espace, derrière le voile des nébuleuses, des nuages de gaz s'agglomèrent et s'effondrent sur eux-mêmes pour former les structures mères des étoiles : les coeurs progéniteurs. Ils évoluent en groupes, accumulent de la matière et se fragmentent jusqu'à ce que naisse un amas de jeunes étoiles de masses diverses dont la distribution a été décrite par Edwin Salpeter sous la forme d'une loi astrophysique en 1955.
Les astronomes avaient observé que la proportion entre les objets massifs et non massifs était la même dans les groupes de coeurs progéniteurs et ceux d'étoiles nouvellement formées. Cela laissait donc penser que la distribution en masse des étoiles à leur naissance, appelée IMF [1], découlait simplement de la distribution en masse des coeurs qui leur donnent naissance, dite CMF [2]. Mais cette conclusion est le fruit de l'étude des nuages moléculaires les plus proches de notre système solaire, peu denses donc peu représentatifs de la diversité des nuages de notre galaxie. La relation entre CMF et IMF est-elle universelle ? Qu'observe-t-on en s'intéressant à des nuages plus denses, plus lointains ?
Ce sont les questions que se sont posées les chercheurs de l'Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Grenoble Alpes) et du laboratoire Astrophysique, instrumentation, modélisation (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) [3] lorsqu'ils se sont penchés sur l'amas de coeurs progéniteurs W43-MM1 dont la structure est beaucoup plus typique des nuages moléculaires de notre galaxie que ceux observés auparavant. Grâce à la sensibilité et à la résolution spatiale uniques du réseau d'antennes ALMA installé au Chili, les chercheurs ont établi une distribution des coeurs statistiquement robuste sur une gamme de masse inégalée, allant des étoiles de type solaire aux étoiles 100 fois plus massives. Surprise : cette distribution ne suit pas la loi de 1955 !
En effet, dans le nuage W43-MM1 les coeurs massifs se sont révélés surabondants et les coeurs peu massifs sous-représentés. Ces résultats remettent en question la relation entre CMF et IMF, voire même l'universalité supposée de l'IMF. Il est possible que la répartition en masse des jeunes étoiles ne soit pas la même en tout point de notre galaxie, contrairement à ce que l'on admet encore. Si tel est le cas, la communauté scientifique devra revoir ses calculs portant sur la formation des étoiles et à terme toutes les estimations dépendant du nombre d'étoiles massives : enrichissement chimique du milieu interstellaire, nombre de trous noirs et de supernovæ…
Les équipes vont poursuivre ces travaux avec ALMA au sein d'un consortium regroupant une quarantaine de chercheurs. Leur objectif : étudier 15 régions similaires à W43-MM1 pour comparer leur CMF et évaluer si les caractéristiques de ce nuage sont généralisables.
Notes : [1] Pour “Initial Mass Function” [2] Pour “Core Mass Function” [3] Ont également collaboré des chercheurs de l'Observatoire aquitain des sciences de l'univers (CNRS/Université Bordeaux), du Laboratoire d'études du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères (CNRS/Observatoire de Paris/Sorbonne Université) et de l'Institut de radioastronomie millimétrique
Référence : The unexpectedly large proportion of high-mass star-forming cores in a Galactic mini-starburst. F. Motte, T. Nony, F. Louvet, K. A. Marsh, S. Bontemps, A. P. Whitworth, A. Men'shchikov, Q. Nguyen Luong, T. Csengeri, A. J. Maury, A. Gusdorf, E. Chapillon, V. K¨önyves, P.Schilke, A. Duarte-Cabral, P. Didelon and M. Gaudel. Nature Astronomy, le 30 avril 2018. DOI 10.1038/s41550-018-0452-x
https://arxiv.org/abs/1804.02392
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