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Après une mission deux fois plus longue que prévu, le satellite CoRoT du CNES, capable d'écouter la musique des étoiles et de chasser les exoplanètes, va être mis à la retraite. Retour sur un bilan scientifique remarquable, qui a permis de passer de l'ère de la détection des exoplanètes à celle de leur étude détaillée, et qui a ouvert une fenêtre sur l'intérieur des étoiles.

Lancé le 26 décembre 2006, le télescope spatial CoRoT est né d'une initiative française. Il a été réalisé sous la maîtrise d'œuvre du CNES et sous la responsabilité scientifique de l'Observatoire de Paris, qui préside le comité scientifique rassemblant de nombreux laboratoires français et étrangers [1]. Il restera une référence scientifique.

Satellite pionnier, dédié à l'étude des étoiles et à la recherche de planètes extrasolaires, il a dès son lancement démontré l'efficacité de la méthode employée : la mesure ultra-précise (à un dix-millième) de l'intensité lumineuse des étoiles sur de longues durées (plusieurs mois) et de façon quasi continue. Avec à la clé une moisson de résultats inédits, loin d'être terminée puisqu'une partie importante des données reste à exploiter.

Le satellite CoRoT. Crédits : CNES/Ill. D. Ducros.

Les succès de CoRoT, initialement prévu pour une durée de vie de 3 ans, avaient conduit le CNES et ses partenaires à prolonger sa mission une première fois en 2009, puis une seconde fois en 2012. Mais après 6 ans de bombardement intense par les particules de haute énergie qui sillonnent l'espace, l'instrument de CoRoT a cessé de transmettre ses données le 2 novembre 2012, probablement victime de l'une d'elles et n'a pu être remis en service à distance par les équipes techniques du CNES et du CNRS. Un ensemble d'opérations va maintenant être réalisé pour abaisser l'orbite de CoRoT, réaliser des expérimentations technologiques puis passiver le satellite. Le voyage de CoRoT se terminera ensuite lorsqu'il se consumera dans l'atmosphère de la Terre.

Dans le domaine des exoplanètes, CoRoT a ouvert l'exploration du domaine des petites planètes avec la découverte de la première exoplanète tellurique confirmée autour d'une étoile semblable à notre Soleil, démontrant ainsi l'atout des observations spatiales. Au total, il a révélé à ce jour 32 planètes et une centaine d'autres en cours de confirmation.
Grâce à l'appui d'un vaste réseau d'observations complémentaires réalisées au sol, on dispose pour les planètes découvertes par CoRoT, de précieuses informations : leur rayon, leur masse et donc leur densité, révélatrice de la structure et de la composition interne de la planète, l'inclinaison et l'excentricité de leur orbite. Au-delà des nombres, c'est leur extraordinaire diversité qui est frappante, notamment dans le domaine des géantes gazeuses.

Certaines planètes, comme CoRoT-7b, orbitent autour de leur étoile en moins de 24 heures ! Corot-9b à l'inverse, avec sa période de 95 jours reste l'une des très rares exoplanètes « tièdes » en transit connues. Les densités de ces planètes présentent également d'étonnantes différences : celle de CoRoT-20b est près du double de celle de la Terre, révélant un intérieur planétaire très enrichi en éléments lourds dont l'origine est difficile à expliquer par les modèles actuels de formation des planètes; d'autres comme CoRoT-26b sont encore moins denses que Saturne avec une taille anormalement grande elle aussi difficile à expliquer. Enfin, CoRoT a permis les premières mesures du rayon des « naines brunes », intermédiaires entre les étoiles et les planètes.

La formation et l'évolution des systèmes planétaires, basées jusque dans les années 1990 uniquement sur notre propre système, a connu un bouleversement avec la découverte depuis le sol des premières exoplanètes, très différentes en terme d'orbite ou de masse. Mais sans plus d'informations, il restait difficile d'en savoir plus sur leur nature. La mission spatiale avec son programme d'observations complémentaires au sol a ainsi fait passer la science des exoplanètes de l'ère de la détection à celle de la caractérisation et des études détaillées.

CoRoT et le suivi au sol ont également ouvert une autre voie nouvelle, l'étude conjointe de l'étoile et de son cortège planétaire, et leurs interactions : effets de marée dans les étoiles, impact du rayonnement de l'étoile sur la structure de la planète et autres.

CoRoT a tout autant révolutionné la physique stellaire. En mesurant les fréquences et les amplitudes des vibrations des étoiles avec une précision inédite, il a littéralement ouvert un nouveau domaine, celui de l'analyse temporelle de la microvariabilité des étoiles.
Ces fréquences de vibration des étoiles, comme celles des instruments de musique, fournissent un diagnostic unique sur la structure, le fonctionnement et l'âge de l'étoile. Parmi les nombreux résultats de CoRoT, la découverte de vibrations comparables à celles du Soleil dans des étoiles très différentes, notamment plus massives ou plus vieilles, est fondamentale. L'enjeu ici est de mieux comprendre le fonctionnement interne des étoiles, ces usines où sont fabriqués tous les ingrédients des planètes et de la vie.
Pour les géantes rouges, ces étoiles en fin de vie très répandues dans notre Galaxie, CoRoT a démontré que les propriétés des oscillations sont des indicateurs précis de leur masse, de leur rayon et de leur âge, et il a pu les mesurer jusqu'au fin fond de notre Galaxie. Un résultat majeur qui, combiné à la mesure des positions et des vitesses avec GAIA, dévoilera l'histoire et l'avenir de ces régions lointaines de la Voie Lactée.

Si l'héritage de CoRoT est considérable, ses successeurs sont nombreux. A l'ESA, la mission Cheops, sélectionnée en 2012 pour un lancement en 2017, et les missions EChO et Plato, en compétition pour un lancement en 2024, se nourrissent  de l'expérience de CoRoT. Au sol, de nombreuses campagnes de détection d'exoplanètes sont en cours. Outre Atlantique, le satellite Kepler de la NASA (aujourd'hui arrêté lui aussi) a suivi CoRoT à partir de 2009, et la mission TESS vient d'être sélectionnée. En 2012, malgré les succès de Kepler, la majorité des téléchargements de données depuis l'archive CoRoT a été effectuée depuis les Etats-Unis.

Note : 

[1] Le satellite CoRoT a été développé et exploité par le CNES et l'Observatoire de Paris à travers son Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique (Observatoire de Paris, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Université Paris Diderot), le Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (CNRS, Université d'Aix-Marseille), l'Institut d'Astrophysique Spatiale à Orsay (CNRS, Université Paris-Sud 11) et l'Observatoire Midi Pyrénées à Toulouse (Observatoire des Sciences de l'Univers du CNRS-INSU et de l'Université Paul Sabatier). Le projet a également bénéficié d'une importante participation européenne (Allemagne, Autriche, Belgique, ESA et Espagne) complétée par celle du Brésil.

Plus d'informations : 

- Le site de la mission CoRoT : http://smsc.cnes.fr/COROT/Fr/
- Pour en savoir plus, un sujet vidéo dédié à la mission : http://www.dailymotion.com/video/x110jua_au-secours-de-corot_tech#.UcFut-926M0

Source : INSU/CNRS http://www.insu.cnrs.fr/node/4408

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Une équipe d'astronomes a combiné de nouvelles observations de Gliese 667C avec des données existantes issues de l'instrument HARPS qui équipe le télescope de 3,6 mètres de l'ESO au Chili, et en a déduit l'existence d'un système composé d'au moins six planètes. De plus, trois de ces planètes se révèlent être des super-Terres dont l'éloignement de leur étoile permet d'envisager l'existence d'eau liquide à leur surface, ce qui en fait de possibles candidates à l'habitabilité. Il s'agit là de la toute première découverte d'un système doté d'une zone habitable bien remplie.

Vue d'artiste du système Gliese 667C - Crédit : ESO/M. Kornmesser

L'étoile Gliese 667C a fait l'objet de nombreuses études. Dotée d'une masse équivalente au tiers de la masse du Soleil, elle appartient à un système stellaire triple noté Gliese 667 (ou bien encore GJ 667) situé à 22 années-lumière, dans la constellation du Scorpion. Elle se situe donc dans le voisinage immédiat de notre Soleil, à bien plus grande proximité que les systèmes d'étoiles étudiés au moyen de télescopes tel que le télescope spatial chasseur d'exoplanètes Képler.

Des études antérieures de Gliese 667C ont montré que l'étoile abrite trois planètes (eso0939, eso1214) dont l'une se situe en zone habitable. Une équipe d'astronomes menée par Guillem Anglada-Escudé de l'Université de Göttingen en Allemagne et Mikko Tuomi de l'Université de Hertfordshire au Royaume-Uni, a récemment réexaminé le système au moyen de nouvelles observations effectuées par l'instrument HARPS et de données issues d'autres télescopes [1] et a ainsi complété le tableau existant. Ils ont trouvé les preuves de l'existence de sept planètes autour de l'étoile [2]. Ces planètes sont en orbite autour de la troisième étoile la plus faible d'un système stellaire triple. Les deux autres soleils constitueraient une paire d'étoiles très brillantes visibles en plein jour et aussi lumineuses que la pleine Lune durant la nuit. Les nouvelles planètes viennent compléter la zone habitable de Gliese 667C – il n'existe pas en effet d'autre orbite planétaire stable située à une distance appropriée de l'étoile.

« Nous savions, d'après des études antérieures, que l'étoile était entourée de trois planètes, nous voulions donc vérifier l'éventuelle existence d'autres planètes », nous dit Tuomi. « En ajoutant de nouvelles observations et en revisitant les données existantes, nous avons été en mesure de confirmer l'existence de ces trois corps et d'en découvrir de nouveaux. Trouver trois planètes de faible masse dans la zone habitable de l'étoile s'est révélé être très excitant ! »

Trois de ces planètes se sont avérées être des super-Terres – des planètes plus massives que la Terre mais moins massives que des géantes telles qu'Uranus et Neptune – qui occupent la zone habitable de l'étoile, une mince bande située autour de l'étoile et au sein de laquelle l'eau est susceptible d'être présente à l'état liquide si les conditions sont propices. C'est la toute première fois que trois planètes de ce type ont été repérées dans cette zone d'un même système [3].

« La probabilité de trouver des planètes potentiellement habitables dans notre galaxie est d'autant plus grande que plusieurs d'entre elles sont en orbite autour d'une seule et même étoile de faible masse – nous savons à présent qu'il nous suffit d'observer une seule étoile pour découvrir plusieurs planètes plutôt que d'observer dix étoiles à la recherche d'une seule planète potentiellement habitable » ajoute Rory Bames (Université de Washington, Etats-Unis), co-auteur de l'étude.

Les systèmes compacts qui entourent des étoiles semblables à notre Soleil sont abondants dans la Voie Lactée. Les planètes qui sont en orbite à proximité d'une étoile hôte de ce type sont très chaudes et certainement inhabitables. Mais cela n'est pas le cas des étoiles plus froides telles que Gliese 667C. Dans ce cas, l'intégralité de la zone habitable se situe à l'intérieur d'une orbite de dimension semblable à celle de Mercure, à plus grande proximité de l'étoile hôte donc. Le système Gliese 667C constitue le premier exemple d'un système constitué d'une étoile de faible masse et de planètes vraisemblablement rocheuses situées dans la zone habitable.

Le scientifique de l'ESO responsable de l'instrument HARPS, Gaspare Lo Curto, ajoute : « Ce passionnant résultat a été en grande partie obtenu grâce à la puissance de HARPS, de son logiciel associé, et souligne toute l'importance des archives de l'ESO. Il est très gratifiant de voir plusieurs groupes de chercheurs indépendants exploiter cet instrument unique et atteindre la précision ultime ».

Et Anglada-Escudé de conclure : « Ces nouveaux résultats montrent à quel point il peut être intéressant de procéder à une nouvelle analyse de données et de combiner les résultats obtenus par différentes équipes au moyen de divers télescopes».

Note : 

[1] L'équipe a utilisé des données issues du spectrographe UVES installé sur le Très Grand Télescope – le VLT - de l'ESO au Chili (afin de déterminer avec précision les propriétés de l'étoile), le spectrographe chercheur de planètes (PFS) Carnegie qui équipe le télescope Magellan II de 6,5 mètres de l'Observatoire Las Campanas au Chili, le spectrographe HIRES installé sur le télescope Keck de 10 mètres au Maunea Kea à Hawaï, ainsi que de nombreuses archives de HARPS (le chercheur de planètes de grande précision utilisant la méthode des vitesses radiales) qui équipe le télescope de 3,6 mètres de l'ESO au Chili (ces données ont été compilées en 2003-10 par le programme M dwarf de X. Bonfils et M. Mayor, décrit ici).

[2] L'équipe a examiné les données de vitesse radiale de Gliese 667C, une méthode bien souvent utilisée pour traquer les exoplanètes. Afin d'isoler les signaux planétaires, elle a effectué une analyse statistique robuste de type Bayésien. Les cinq premiers signaux sont sans ambiguïté, le sixième demande confirmation et le septième beaucoup plus hasardeux. Ce système est composé de trois super-Terres situées en zone habitable, de deux planètes chaudes à proximité de l'étoile et de deux planètes plus froides situées à plus grande distance. Les planètes situées en zone habitable et celles situées à proximité de l'étoile ont sans doute toujours la même face orientée en direction l'étoile, de sorte que la durée de leur jour égale celle de leur année, l'une des faces étant en permanence éclairée par le soleil et l'autre baignant dans la pénombre.

[3] Dans le système solaire, Vénus orbite à proximité de la frontière intérieure de la zone habitable et Mars à proximité de la frontière extérieure. L'extension précise de la zone habitable dépend de nombreux facteurs.

Plus d'informations : 

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé "A dynamically-packed planetary system around GJ 667C with three super-Earths in its habitable zone" à paraître dans la revue Astronomy & Astrophysics.

L'équipe est composée de G. Anglada-Escudé (Université de Göttingen, Allemagne), M. Tuomi (Université de Hertfordshire, Royaume-Uni), E. Gerlach (Université Technologique de Dresde, Allemagne), R. Barnes (Université de Washington, Etats-Unis), R. Heller (Institut Leibniz d'Astrophysique, Potsdam, Allemagne), J. S. Jenkins (Université du Chili, Chili), S. Wende (Université de Göttingen, Allemagne), S. S. Vogt (Université de Californie, Santa Cruz, Etats-Unis), R. P. Butler (Institut Carnegie de Washington, Etats-Unis), A. Reiners (Université de Göttingen, Allemagne), et H. R. A. Jones (Université de Hertfordshire, Royaume-Uni).

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

- Description de HARPS

- Photos de l'Observatoire La Silla

- eso1214 — communiqué de presse relatif aux observations antérieures de Gliese 667C par l'équipe de HARPS

- eso0939 — communiqué de presse relatif aux premières observations de cette étoile effectuées au moyen de HARPS

- Observatoire Keck: www.keckobservatory.org

- Las Campanas — Les Télescopes de Magellan: www.lco.cl/telescopes-information/magellan

Source : ESO http://www.eso.org/public/france/news/eso1328/

http://www.eso.org/public/belgium-fr/news/eso1328/

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

L'interféromètre du Très Grand Télescope de l'ESO a réalisé l'image la plus détaillée à ce jour de la poussière qui entoure un vaste trou noir situé au centre d'une galaxie active. Les astronomes s'attendaient à ce que toute la poussière rougeoyante se situe dans un tore en forme de beignet autour du trou noir ; ils ont en réalité découvert qu'une grande partie de la poussière se trouve au dessus et en dessous du tore. Ces observations montrent que la poussière est éjectée du trou noir à la manière d'un flux d'air frais – une découverte surprenante qui défie les théories actuelles et nous renseigne sur l'évolution des trous noirs supermassifs et leurs interactions avec leur environnement.

Vue d'artiste de l'environnement du trou noir supermassif dans NGC 3783 - Crédit : ESO/M. Kornmesser

Ces vingt dernières années, les astronomes ont découvert que la plupart des galaxies abritent un vaste trou noir en leur centre. Certains de ces trous noirs croissent en aspirant la matière qui les environne, créant par là-même les objets les plus énergétiques de l'Univers : les noyaux actifs de galaxies (AGN). Les régions centrales de ces objets très lumineux sont entourées d'anneaux de poussière cosmique [1] arrachée de l'espace environnant, semblables aux petits tourbillons que l'eau forme autour de la bonde d'un évier. On pensait jusqu'à présent que la majorité du rayonnement infrarouge issu des AGN provenait de ces anneaux.

Mais de nouvelles observations d'une galaxie active proche appelée NGC 3783, exploitant toute la puissance de l'Interféromètre du Très Grand Télescope (VLTI) de l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili [2], ont suscité la surprise parmi une équipe d'astronomes. La poussière chaude – d'une température comprise entre 700 et 1000 degrés Celsius – se constitue bel et bien en tore autour du trou noir, mais de grandes quantités de poussière plus froide se trouvent également en dessous et au dessus de ce tore principal [3].

Comme l'explique Sebastian Hönig (Université de Californie à Santa Barbara, USA et Université Christian Albrechts de Kiel, Allemagne), auteur principal de l'article exposant les nouveaux résultats : « Pour la toute première fois, nous avons été capables de combiner des observations détaillées, dans l'infrarouge moyen, de la poussière froide qui entoure un AGN avec des observations tout aussi détaillées de la poussière très chaude. Il s'agit également du plus grand échantillon de données interférométriques acquises pour un AGN dans le domaine infrarouge publiées à ce jour ».

La poussière nouvellement découverte constitue un flux d'air frais qui s'échappe en continu du trou noir. Ce flux doit jouer un rôle important dans la relation complexe qu'entretient le trou noir avec son environnement. Le trou noir satisfait son insatiable appétit en absorbant la matière environnante, mais l'intense rayonnement qui en résulte semble projeter cette matière au loin. L'imbrication de ces deux processus, leur implication dans la croissance et l'évolution des trous noirs supermassifs au sein des galaxies, demeurent encore mystérieuses, mais l'existence de ce flux de poussières apporte un nouvel élément à ce tableau.

Afin d'explorer les régions centrales de NGC 3783, les astronomes ont dû utiliser la puissance combinée des Télescopes Unitaires du Très Grand Télescope de l'ESO. En utilisant ces unités simultanément, ils ont constitué un interféromètre dont la résolution avoisinait celle d'un télescope de 130 mètres de diamètre.

Un autre membre de l'équipe, Gerd Weigelt (Institut de Radioastronomie Max Planck, Bonn, Allemagne), apporte des explications : « en combinant la très grande sensibilité des quatre grands miroirs du VLT selon le principe de l'interférométrie, nous sommes capables de collecter suffisamment de lumière pour observer les objets faiblement lumineux. Cela nous permet d'étudier une région de dimension aussi faible que la distance séparant notre Soleil de son étoile voisine la plus proche, dans une galaxie située à des dizaines de millions d'années-lumière. Aucun autre système optique ou infrarouge au monde n'est à ce jour capable de réaliser un tel exploit ».

Ces nouvelles observations peuvent conduire à un changement de paradigme dans la compréhension des AGN. Divers éléments attestent de l'expulsion de la poussière par l'intense rayonnement produit par le trou noir central. Les modèles rendant compte de la distribution de poussière, de la croissance et de l'évolution des trous noirs supermassifs, doivent à présent considérer ce nouvel effet.

Sebastian Hönig conclut ainsi : "J'attends avec impatience la mise en œuvre de MATISSE, qui nous permettra de combiner les quatre Télescopes Unitaires du VLT et d'observer simultanément dans l'infrarouge proche et moyen – et donc d'obtenir des données encore plus détaillées." MATISSE, un instrument de seconde génération destiné à équiper le VLTI, est actuellement en cours de construction.

Note : 

[1] La poussière cosmique est constituée de gains de silicate et de graphite – des minéraux que l'on trouve en abondance sur Terre également. La suie issue d'une bougie est très semblable aux grains de graphite qui composent la poussière cosmique, bien que la taille des grains de suie soit au moins dix fois supérieure à celle des grains de graphite cosmiques.

[2] Le VLTI résulte de la combinaison des quatre Téléscopes Unitaires de 8,2 mètres du VLT, ou des quatre Télescopes Auxiliaires mobiles de 1,8 mètre du VLT. Il utilise une technique appelée interférométrie qui repose sur la combinaison, au moyen d'une instrumentation sophistiquée, de la lumière capturée par plusieurs télescopes au cours d'une seule et même observation. Bien qu'elle ne produise généralement pas d'image réelle, cette technique augmente nettement le niveau de détail des observations résultantes, celui-ci étant comparable à ce qu'un télescope spatial d'un diamètre supérieur à 100 mètres permettrait d'obtenir.

[3] La poussière chaude a été cartographiée grâce à l'instrument AMBER VLTI dans l'infrarouge proche et les nouvelles observations dont ce communiqué fait état ont été réalisées au moyen de l'instrument MIDI à des longueurs d'onde comprises entre 8 et 13 microns dans l'infrarouge moyen.

Plus d'informations : 

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé "Dust in the Polar Region as a Major Contributor to the Infrared Emission of Active Galactic Nuclei" par S. Hönig et al., à paraître dans l'édition du 20 juin 2013 de l'Astrophysical Journal.

L'équipe est composée de S. F. Hönig (Université de California à Santa Barbara, USA [UCSB]; Université Christian Albrechts de Kiel, Allemagne), M. Kishimoto (Institut Max Planck pour la Radioastronomie, Bonn, Allemagne [MPIfR]), K. R. W. Tristram (MPIfR), M. A. Prieto (Institut d'Astrophysique des Canaries, Tenerif, Espagne), P. Gandhi (Institut des Sciences Spatiales et Aéronautiques, Kanawaga, Japon; Université de Durham, Royaume-Uni), D. Asmus (MPIfR), R. Antonucci (UCSB), L. Burtscher (Institut Max Planck dédié à la Physique Extraterrestre, Garching, Allemagne), W. J. Duschl (Institut de Physique Théorique et d'Astrophysique, Université Christian Albrechts de Kiel, Allemagne) et G. Weigelt (MPIfR).

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 VLT

- Informations relatives à l'Interféromètre du Très Grand Télescope (VLTI)

Source : ESO http://www.eso.org/public/france/news/eso1327/

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Ce qui ressemble à un colibri céleste est vraiment le résultat d'une collision entre une galaxie spirale et une galaxie elliptique à une distance énorme de 326 millions d'années-lumière. Le disque plat de la spirale NGC 2936 est déformé dans le profil d'un oiseau par l'attraction gravitationnelle de la compagne NGC 2937. L'objet a été tout d'abord catalogué comme une "galaxie curieuse" par Halton Arp dans les années 1960. Ce duo de galaxies en interaction est appelé collectivement Arp 142.

Crédit : NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/23/

Le Meilleur du télescope spatial Hubble

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Près de 900 exoplanètes ont été confirmées à ce jour, mais maintenant pour la première fois les astronomes pensent qu'ils voient une preuve pour une planète en cours de construction dans un endroit improbable, à une grande distance de son étoile naine rouge minuscule.

La vision perçante du télescope spatial Hubble a détecté un mystérieux trou dans un vaste disque protoplanétaire de gaz et de poussières tourbillonnant autour de l'étoile voisine TW Hydrae, située à 176 années-lumière dans la constellation de l'Hydre (le Serpent de mer). La présence du vide s'explique en raison des effets d'une planète invisible en pleine croissance, qui balaye gravitationnellement la matière et se fraye un chemin dans le disque, comme un chasse-neige.

Crédit : NASA, ESA, J. Debes (STScI), H. Jang-Condell (University of Wyoming), A. Weinberger (Carnegie Institution of Washington),

A. Roberge (Goddard Space Flight Center), G. Schneider (University of Arizona/Steward Observatory), and A. Feild (STScI/AURA)

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/20/

Le Meilleur du télescope spatial Hubble

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

D'infimes variations de luminosité révèlent une toute nouvelle classe d'étoiles

L'amas d'étoiles NGC 3766 - Crédit : ESO

Des astronomes utilisant le télescope suisse Euler de 1,2 mètre installé à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili ont découvert un tout nouveau type d'étoiles variables. Cette découverte repose sur la détection de très faibles variations de la luminosité d'étoiles dans un amas. Les observations ont révélé les propriétés encore inconnues de ces étoiles qui défient les théories actuelles et soulèvent bien des questions quant à l'origine de ces variations.

Les Suisses sont à juste titre réputés pour leur savoir-faire en matière de création d'éléments technologiques d'une extrême précision. Une équipe suisse de l'Observatoire de Genève est parvenue à atteindre une précision extraordinaire en utilisant un télescope relativement petit de 1,2 mètre dans le cadre d'un programme d'observation développé sur plusieurs années. Ils ont découvert une nouvelle classe d'étoiles variables en mesurant d'infimes variations dans la luminosité de certaines étoiles.

Les nouveaux résultats reposent sur des mesures régulières de la brillance de plus de trois mille étoiles situées dans l'amas ouvert NGC 3766 [1] sur une période de sept ans. Ils révèlent une propriété inattendue de 36 des étoiles de l'amas – d'infimes variations de leur luminosité, de l'ordre de 0,1 % de la brillance normale des étoiles. La périodicité de ces variations est comprise entre deux et vingt heures. Les étoiles sont légèrement plus chaudes et brillantes que le Soleil, mais présentent des propriétés classiques en apparence. Une appellation doit à présent être attribuée à cette nouvelle classe d'étoiles variables.

Le niveau de précision qui caractérise ces mesures est deux fois supérieur à celui atteint dans le cadre d'études comparables basées sur l'utilisation d'autres télescopes – et suffisante pour révéler, pour la toute première fois, l'existence de ces infimes variations.

« Nous avons atteint ce seuil de sensibilité grâce à la grande qualité des observations, combinée à une analyse très soignée des données », confie Nami Mowlavi, leader de l'équipe de chercheurs, « mais aussi parce que nous avons mené ce programme d'observation durant sept années. Il n'aurait sans doute pas été possible d'obtenir un tel temps d'observation sur un plus gros télescope. »

De nombreuses étoiles sont connues pour être variables ou pulsantes, comme en témoignent les variations temporelles de leur brillance apparente. L'origine de ces variations de luminosité est liée, de manière complexe, aux propriétés de leurs intérieurs. L'étude de ces phénomènes a donné lieu au développement d'une toute nouvelle branche de l'astrophysique, l'astérosismologie, qui permet aux astronomes « d'écouter » ces vibrations stellaires afin de sonder les propriétés physiques des étoiles et de mieux connaître leurs fonctionnements internes.

« L'existence même de cette nouvelle classe d'étoiles variables constitue un challenge pour les astrophysiciens », nous explique Sophie Saesen, une autre membre de l'équipe. « Les modèles théoriques actuels prévoient que leur lumière n'est pas censée varier périodiquement, nos efforts consistent donc à mieux connaître le comportement de ce tout nouveau type d'étoiles ».

Bien que l'origine de leur variation demeure inconnue, une hypothèse fort séduisante se fait jour : quelques-unes des étoiles semblent être dotées d'une rotation rapide. Elles tournent à des vitesses correspondant à plus de la moitié de leur vitesse critique, seuil à partir duquel les étoiles deviennent instables et éjectent leur matière dans l'espace.

« Dans ces conditions, la rotation rapide aura un impact important sur leurs propriétés internes, mais nous ne sommes pas encore capables de modéliser leurs variations de luminosité », explique Nami Mowlavi. « Nous espérons que notre découverte encouragera les spécialistes à aborder la question dans l'espoir de comprendre l'origine de ces mystérieuses variations ».

Note : 

[1] Cet amas d'étoiles figure parmi de nombreux autres amas dans le programme de suivi principal. NGC 3766 se situe à environ 7000 années-lumière de la Terre dans la constellation méridionale du Centaure et son âge est estimé à environ 20 millions d'années.

Plus d'informations : 

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé "Stellar variability in open clusters I. A new class of variable stars in NGC 3766", par N. Mowlavi et al., à paraître dans l'édition du 12 juin 2013 de la revue Astronomy & Astrophysics.

L'équipe est constituée de N. Mowlavi, F. Barblan, S. Saesen et L. Eyer. Tous quatre travaillent à l'Observatoire de Genève en Suisse.

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

- Informations complémentaires sur le télescope suisse Leonhard Euler de 1,2 mètre

Source : ESO http://www.eso.org/public/france/news/eso1326/

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Des chercheurs français, notamment de l'IRAP-OMP (CNRS/Université P. Sabatier Toulouse III), proposent une origine physique à l'énergie noire. Il s'agirait de l'action gravitationnelle du vide quantique présent dans une dimension supplémentaire de l'espace. Considérée depuis très longtemps en physique, l'amplitude de l'action gravitationnelle du vide quantique était néanmoins estimée à des valeurs allant bien au delà de celles autorisées par les observations à l'échelle cosmologique: quelques 10^120 fois la densité actuelle de l'univers. Cette situation a conduit les cosmologistes à chercher d'autres mécanismes pour expliquer l'accélération de l'expansion de l'univers, comme la quintessence ou des modifications de la relativité générale. Leurs travaux font l'objet d'une publication dans Astronomy & Astrophysics.

Simulation DEUS © CNRS

Les travaux récents des chercheurs français ont montré qu'en présence d'une dimension supplémentaire compacte (c'est-à-dire rebouclée sur elle-même), le vide quantique gravitationnel pouvait produire une contribution à la densité de l'univers par un mécanisme similaire à l'effet Casimir en électrodynamique quantique. Une telle contribution se comporte exactement comme une constante cosmologique et peut prendre une valeur conforme aux observations si la taille de la dimension supplémentaire est de quelques dizaines de micromètres. D'une façon assez fascinante des expériences de laboratoire destinées à mesurer le comportement de la gravitation aux échelles sub-millimétriques pourraient tester une conséquence de cette proposition.

Les résultats récemment obtenus par le satellite Planck [1] sont venus conforter notre connaissance de la composition de l'univers et les caractéristiques de son histoire. Ainsi la matière sous forme d'atomes ne représente qu'un peu moins de 5% de la densité totale, alors qu'une autre matière de nature inconnue, dite non-baryonique, représente un peu plus de 25%. L'univers est par ailleurs soumis à une force répulsive à grande échelle, attribuée à l'énergie noire qui représente les 70% de la densité de l'Univers, qui entraîne une accélération de son expansion !

Ce résultat, d'abord révélé dans les années 1998-1999 par le diagramme de Hubble des supernovae distantes, a depuis été largement conforté non seulement par de nouveaux échantillons plus approfondis de supernovae distantes, comme celui fourni par le SNLS au CFHT, mais aussi par des informations complémentaires sur la distribution des galaxies aux grandes échelles ou grâce à la distribution de la matière noire analysée par effets de lentilles gravitationnelles. Maintenant solidement établie, la mise en évidence du phénomène d'accélération a valu en 2011 le prix Nobel de physique à leurs découvreurs [2]. L'origine de cette accélération est néanmoins un mystère devant lequel les chercheurs restent très perplexes. Le projet EUCLID [3] retenu par l'agence  spatiale européenne (ESA) en juin 2012 a d'ailleurs pour objectif premier de mieux caractériser la source de cette accélération cosmique. Deux explications possibles sont l'objet de nombreux travaux durant ces dernières années : la première envisage l'existence d'une nouvelle composante dans l'univers, qui pourrait être sous la forme d'un champ scalaire se comportant comme un fluide à pression négative ; la relativité générale peut alors conduire à une inversion du signe de la force gravitationnelle, devenant ainsi répulsive. Une deuxième voie, peut être plus radicale, consiste à supposer que la théorie de la relativité générale doit subir une modification, modification dont les conséquences ne se manifestent qu'aux échelles cosmologiques.

Dans ce paysage de la physique fondamentale une deuxième zone d'ombre existe : le rôle du vide quantique en gravitation. Depuis presque un siècle les physiciens ont noté que le vide en mécanique quantique est porteur d'une énergie a priori non nulle. Ce vide pourrait donc contribuer à la densité de l'univers. Mais les évaluations que l'on peut essayer de faire en se basant sur les échelles de la physique des particules mènent à des valeurs catastrophiquement trop grandes, ce qui a conduit à penser que cette contribution doit en réalité être nulle.

Dans ce nouveau travail les chercheurs français ont réexaminé cette question dans le cas où l'espace possèderait des dimensions supplémentaires. Cette idée émise dans les années 30 par Kaluza et Klein connaît un regain d'intérêt car elle est au cœur de la théorie des cordes [4], qui conduit en particulier à la théorie des « branes » [5]: la physique des particules est confinée à l'espace temps usuel à quatre dimensions, mais la gravitation peut se propager dans des dimensions supplémentaires. En supposant que ce champ gravitationnel, confiné dans une dimension supplémentaire compacte est quantifié, il peut être à l'origine d'un effet Casimir bien connu dans le domaine électromagnétique [6] et mesuré par des expériences de laboratoire. Cet effet Casimir se traduit par une force réelle, mesurable et s'interprète comme la manifestation d'une modification de la structure du vide quantique. Dans le contexte cosmologique cet effet se traduit par l'apparition d'une contribution gravitationnelle du vide qui se comporte exactement comme une constante cosmologique! Identifier cette constante cosmologique à l'origine de l'accélération actuelle de l'expansion est possible si la taille de la dimension supplémentaire est de quelques dizaines de micromètres. En conséquence la loi de gravitation ne suit plus la loi de Newton aux échelles inférieures à ces quelques dizaines de microns, offrant ainsi un moyen de tester cette proposition. Or cette mesure de la loi de gravitation sur des échelles de quelques dizaines de micromètres est déjà à la portée des expériences actuelles. Ainsi, une amélioration même relativement modeste des limites actuelles devrait permettre un progrès sur notre compréhension de l'origine de l'énergie noire.

Note(s) : 

[1] Les résultats de Planck, communiqué de presse du CNRS, 21 mars 2013, http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3039.htm

[2] En savoir plus sur la mission Euclid, communiqué de presse du CNRS, 20 juin 2012 : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2681.htm

[3] Le prix Nobel de Physique 2011 : http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2011/press.html

[4] La théorie des cordes est une théorie qui vise à une description unifiée de la gravitation et des autres interactions. Les entités élémentaire n'y sont plus des particules mais des cordes vibrantes dans un espace ayant plus de dimensions que les 4 connues.

[5] En cosmologie, notre espace-temps quadri-dimensionnel constitue la « brane » où s'exercent les forces usuelles comme l'électromagnétisme, tandis que d'autres interactions peuvent se propager dans des dimensions supplémentaires.

[6]L'effet Casimir se traduit par une force d'attraction entre deux plaques conductrices, force due à la modification du vide quantique entre elles.

Référence :

Can Dark Energy emerge from quantum effects in compact extra dimension ?, A. Dupays et al., Astronomy & Astrophysics, 06/2013

Source : INSU/CNRS http://www.insu.cnrs.fr/node/4395

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

P/2003 U2 = 2013 K2 (LINEAR)

La comète P/2003 U2 (LINEAR), découverte initialement le 19 Octobre 2003 par le télescope de surveillance LINEAR et observée pour la dernière fois le 05 Janvier 2004, a été retrouvée le 08 Mai 2013 par H. Sato (via iTelescope Observatory, Mayhill). Les observations des 18, 19 et 21 Mai par H. Sato, et celles du 23 Mai de M. Masek (Pierre Auger Observatory, Malargue) ont confirmé l'objet.

Les éléments orbitaux de la comète P/2003 U2 = 2013 K2 (LINEAR) indiquent un passage au périhélie le 28 Juin 2013 à une distance d'environ 1,7 UA du Soleil, et une période d'environ 9,5 ans.

http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K13/K13K37.html (MPEC 2013-K37)

http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=P%2F%202013%20K2;orb=0;cov=0;log=0;cad=0#elem

Satisfaisant aux conditions requises, la comète P/2003 U2 = 2013 K2 (LINEAR) a reçu la dénomination définitive de 285P/LINEAR en tant que 285ème comète périodique numérotée.

P/2005 L4 = 2013 K3 (Christensen)

La comète P/2005 L4 (Christensen), découverte initialement le 13 Juin 2005 par Eric Christensen dans le cadre du Mt. Lemon Survey et observée pour la dernière fois le 07 Janvier 2006, a été retrouvée le 19 Mai 2013 par Hidetaka Sato (via iTelescope Observatory, Siding Spring) et observée de nouveau les 29 et 30 Mai.

Les éléments orbitaux de la comète P/2005 L4 = 2013 K3 (Christensen) indiquent un passage au périhélie le 06 Janvier 2014 à une distance d'environ 2,3 UA du Soleil, et une période d'environ 8,3 ans.

http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K13/K13K47.html (MPEC 2013-K47)

http://scully.cfa.harvard.edu/cgi-bin/returnprepeph.cgi?d=c&o=PK05L040

http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=P%2F2013%20K3;orb=0;cov=0;log=0;cad=0#elem

Satisfaisant aux conditions requises, la comète P/2005 L4 = 2013 K3 (Christensen) a reçu la dénomination définitive de 286P/Christensen en tant que 286ème comète périodique numérotée.

P/2006 R2 = 2013 L1 (Christensen)

La comète P/2006 R2 (Christensen), découverte initialement par Eric Christensen le 14 Septembre 2006 dans le cadre du Catalina Sky Survey et observée pour la dernière fois le 08 Janvier 2007, a été retrouvée par Jim V. Scotti (LPL/Spacewatch II) sur les images CCD obtenues les 01 et 04 Juin 2013.

Les éléments orbitaux de la comète P/2006 R2 = 2013 L1 (Christensen) indiquent un passage au périhélie le 28 Décembre 2014 à une distance d'environ 3 UA du Soleil, et une période d'environ 8,5 ans.

http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K13/K13L19.html (MPEC 2013-L19)

http://scully.cfa.harvard.edu/cgi-bin/returnprepeph.cgi?d=c&o=PK06R020

http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=P%2F2013%20L1;orb=0;cov=0;log=0;cad=0#elem

Satisfaisant aux conditions requises, la comète P/2006 R2 = 2013 L1 (Christensen) a reçu la dénomination définitive de 287P/Christensen en tant que 287ème comète périodique numérotée.

C/2013 L2 (Catalina)

Un objet ayant l'apparence d'un astéroïde a été découvert par R. A. Kowalski sur les images CCD obtenues le 02 Juin 2013 dans le cadre du Catalina Sky Survey. Après publication sur la page NEOCP du Minor Planet Center, la nature cométaire de l'objet a été confirmée par de nombreux observateurs.

Les éléments orbitaux préliminaires de la comète C/2013 L2 (Catalina) indiquent qu'il s'agit d'une comète non périodique à orbite parabolique avec un passage au périhélie le 29 Avril 2012 à une distance d'environ 4,7 UA du Soleil.

http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K13/K13L41.html (MPEC 2013-L41)

Les observations supplémentaires indiquent un passage au périhélie le 11 Mai 2012 à une distance d'environ 4,8 UA du Soleil.

http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K13/K13N23.html (MPEC 2013-N23)

http://scully.cfa.harvard.edu/cgi-bin/returnprepeph.cgi?d=c&o=CK13L020

http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=C%2F2013%20L2;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

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

De nouvelles observations d'un « piège à poussière » autour d'une étoile jeune résolvent le vieux mystère de la formation des planètes

Vue d'artiste de la fabrique de comètes découverte par ALMA  - Crédit : ESO/L. Calçada

Des astronomes utilisant le nouveau réseau d'antennes submillimétrique ALMA ont photographié une région située autour d'une étoile jeune au sein de laquelle les particules de poussière peuvent grossir par agglomération. C'est la toute première fois qu'un tel piège à poussière est clairement observé et modélisé. Cela permet de résoudre le vieux mystère de l'accroissement de la taille des particules de poussière dans les disques au point de conduire à l'éventuelle formation de comètes, de planètes et autres corps rocheux. Les résultats sont publiés dans l'édition du 7 juin 2013 de la revue Science.

Les astronomes savent aujourd'hui que les planètes en orbite autour d'autres étoiles sont nombreuses. Mais ils ne comprennent pas encore totalement leur mode de formation et de nombreux aspects de la constitution des comètes, des planètes et des autres corps rocheux demeurent un mystère. Toutefois, de nouvelles observations effectuées au moyen d'ALMA apportent aujourd'hui une réponse à l'une des questions essentielles : comment de minuscules grains de poussière du disque entourant une étoile jeune grossissent-ils – au point de conduire éventuellement à la formation de gravats, voire de blocs dont la taille dépasse largement le mètre ?

Les modèles numériques suggèrent que la taille des grains de poussière augmente suite à de multiples collisions et agrégations. Toutefois, lorsque ces gros grains entrent de nouveau en collision à des vitesses élevées, ils se retrouvent bien souvent réduits en pièces et renvoyés à la case départ. Même lorsque cela ne se produit pas, les modèles indiquent que les grains de plus grandes dimensions devraient se déplacer rapidement vers l'intérieur du système en raison de la friction entre la poussière et le gaz puis tomber sur l'étoile hôte, ce qui ne leur laisse aucune chance de croître davantage.

D'une certaine manière, la poussière requiert un havre de paix pour que les particules puissent continuer à croître jusqu'à ce qu'elles atteignent des dimensions suffisantes pour survivre seules [1]. L'existence de tels "pièges à poussière" a été suggérée, mais aucune preuve observationnelle de leur existence n'était encore venue étayer cette hypothèse. Nienke van der Marel, doctorante à l'Observatoire de Leiden aux Pays-Bas et auteur principal de l'article, a utilisé ALMA en compagnie de ses collègues afin d'étudier le disque constituant le système Oph-IRS 48 [2]. Ils ont découvert que l'étoile était entourée d'un anneau de gaz percé d'un trou central sans doute créé par une planète invisible ou une étoile compagnon. Des observations plus anciennes effectuées au moyen du VLT de l'ESO avaient déjà montré que les petites particules de poussière formaient également une structure annulaire similaire. Mais ALMA a offert une vue radicalement différente de la région occupée par les particules de poussière d'une taille voisine du millimètre !

« Dans un premier temps, la forme de la poussière révélée par le cliché nous a profondément surpris » explique Nienke van der Marel. « En lieu et place de l'anneau que nous nous attendions à voir, nous avons découvert une noix de cajou ! Nous avons dû nous convaincre que cette caractéristique était bel et bien réelle, mais le signal fort et la netteté des images d'ALMA ne laissaient aucune place au doute concernant cette structure. Puis, nous avons compris ce que nous avions découvert.»

Ce qui a été découvert, c'est une région dans laquelle les grains de poussière de taille intermédiaire ont été piégés et peuvent croître davantage encore en se percutant et en s'agglutinant les uns aux autres. C'est un piège à poussière – semblable à celui que les théoriciens recherchaient.

Comme l'explique Nienke van der Marel : « Il est probable que nous ayons sous les yeux une sorte de fabrique de comètes puisque les conditions sont réunies pour que la taille des particules croisse du millimètre à celle des comètes. La poussière n'est pas susceptible de former de véritables planètes à cette distance de l'étoile. Mais dans un futur proche, ALMA sera capable d'observer des pièges à poussière situés à plus grande proximité de leurs étoiles hôtes, là où se produisent de semblables processus. De tels pièges à poussière pourraient véritablement constituer les berceaux de nouvelles planètes. »

Le piège à poussière se constitue à mesure que les particules de poussière de grande taille se déplacent en direction des régions de pression plus élevée. La simulation numérique a montré qu'une région de pression élevée de ce type peut résulter des mouvements du gaz en bordure d'un trou de gaz – semblable à celui découvert dans le disque.

« La combinaison du travail de modélisation et des images de grande qualité fournies par ALMA rend ce projet unique », nous confie Cornelis Dullemond de l'Institut d'Astrophysique Théorique d'Heidelberg en Allemagne, expert dans le domaine de l'évolution de la poussière et en modélisation de disques, et membre de l'équipe. « A l'époque où ces images ont été acquises, nous travaillions justement sur des modèles de prévision de ces types de structures : une véritable chance. »

Les observations ont été effectuées au moyen du réseau ALMA, alors qu'il était encore en phase de construction. Les récepteurs d'ALMA en Bande 9 ont été utilisés [3] - des appareils de fabrication européenne qui permettent à ALMA d'acquérir des images de la plus grande précision obtenue jusque là.

« Ces observations montrent qu'ALMA est capable de faire évoluer nos connaissances, même lorsque moins de la moitié du réseau d'antennes fonctionne », ajoute Ewine van Dishoeck de l'Observatoire de Leiden, l'un des principaux artisans du projet ALMA durant plus de 20 ans. « L'incroyable bond en avant, tant en terme de sensibilité que dans le domaine de la résolution d'image en Bande 9, nous donne l'opportunité d'étudier les aspects fondamentaux de la formation planétaire sous un angle parfaitement inconcevable auparavant. »

Note(s) : 

[1] L'origine du piège à poussière, dans ce cas un vortex dans le gaz du disque, a une durée de vie typique de centaines de milliers d'années. Même lorsque le piège à poussière cessera de fonctionner, la poussière accumulée dans le piège mettra des millions d'années à se disperser, ce qui sera amplement suffisant pour que la taille des grains de poussière augmente.

[2] Cette appellation résulte de la combinaison du nom de la constellation qui abrite la région de formation d'étoiles dans laquelle le système étudié se trouve et du type de source. Ainsi donc, Oph se réfère à la constellation Ophiuchus (Le Porteur de Serpent), et IRS signifie source infrarouge. La distance séparant la Terre de Oph-IRS 48 est d'environ 400 années-lumière.

[3] ALMA est capable d'observer dans différentes bandes de fréquence. La bande 9, située à des longueurs d'onde comprises entre 0,4 et 0,5 millimètre, fournit les images les plus nettes à ce jour.

Plus d'informations : 

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) est un équipement international pour l'astronomie. Il est le fruit d'un partenariat entre l'Europe, l'Amérique du Nord et l'Asie de l'Est en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé en Europe par l'ESO (Observatoire Européen Austral), en Amérique du Nord par la NSF (Fondation Nationale de la Science) en coopération avec le NRC (Conseil National de la Recherche au Canada) et le NSC (Conseil National de la Science à Taïwan), en Asie de l'Est par les Instituts Nationaux des Sciences Naturelles (NINS) du Japon avec l'Academia Sinica (AS) à Taïwan. La construction et les opérations d'ALMA sont pilotées par l'ESO pour l'Europe, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO) pour l'Amérique du Nord et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l'Asie de l'Est. L'Observatoire commun ALMA (JAO pour Joint ALMA Observatory) apporte un leadership et un management unifiés pour la construction, la mise en service et l'exploitation d'ALMA.

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé "A major asymmetric dust trap in a transition disk" par van der Marel et al, à paraître dans l'édition du 7 juin 2013 de la revue Science.

L'équipe est constituée de Nienke van der Marel (Observatoire de Leiden, Leiden, Pays-Bas), Ewine F. van Dishoeck (Observatoire de Leiden; Institut Max-Planck dédié à la Physique Extraterrestre, Garching, Allemagne [MPE]), Simon Bruderer (MPE), Til Birnstiel (Centre d'Astrophysique de Harvard-Smithsonian, Cambridge, Etats-Unis [CfA]), Paola Pinilla (Université de Heidelberg, Heidelberg, Allemagne), Cornelis P. Dullemond (Université de Heidelberg), Tim A. van Kempen (Observatoire de Leiden; Bureaux communs d'ALMA, Santiago, Chili), Markus Schmalzl (Observatoire de Leiden), Joanna M. Brown (CfA), Gregory J. Herczeg (Institut d'Astronomie et d'Astrophysique Kavli, Université Peking, Pékin, Chine), Geoffrey S. Mathews (Observatoire de Leiden) et Vincent Geers (Institut des Etudes Avancées de Dublin, Dublin, Irlande).

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 d'ALMA

- Photos prises avec ALMA

- Communiqués de Presse d'ALMA

Source : ESO http://www.eso.org/public/france/news/eso1325/

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Des événements d'inondations spectaculaires ont sculpté cet impressionnant système de canaux sur Mars couvrant 1,55 million de kilomètres carrés, montré ici dans une nouvelle superbe mosaïque de Mars Express de l'ESA.

La mosaïque, qui abrite la spectaculaire Kasei Valles, comprend 67 images prises avec la caméra stéréo haute résolution de la sonde et est publiée au cours de la semaine du 10e anniversaire du lancement de la sonde vers la planète rouge.

Crédit : ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Kasei Valles est l'un des plus grands systèmes de canaux d'écoulement sur Mars – de la source au bassin, il s'étend sur quelques 3.000 km et descend à 3 km d'altitude. La scène couverte dans la mosaïque s'étend sur 987 km du nord au sud (19–36°N) et 1.550 km de l'est à l'ouest (280–310°E).

Le canal provient d'au-delà de la limite sud de cette image près de Valles Marineris et se jette dans les vastes plaines de Chryse Planitia à l'est (à droite).

Kasei Valles se divise en deux branches principales qui épousent une vaste île de terrain fracturé – Sacra Mensa – s'élevant à 2 km au-dessus des canaux qui s'écartent autour d'elle. Alors que les matériaux plus faibles ont succombé à la puissance érosive des eaux tumultueuses, cet affleurement plus robuste a résisté à l'épreuve du temps.

Topographie de Kasei Valles - Crédit : NASA MGS MOLA Science Team

Un peu plus loin en aval, les eaux de crue ont fait de leur mieux pour effacer le cratère Charonov de 100 km de large, effondrant son bord sud. Autour de Charonov, de nombreuses petites îles profilées forment des motifs de larme dépassant du lit de la rivière, sculptées lorsque l'eau a balayé autour de ces obstacles naturels.

La région entre Sacra Mensa et Sharonov est vue en gros plan détaillé dans la vue en perspective ci-dessous, en regardant en direction du flanc nord du Kasaï Valles.

Zoomer dans le fond de la vallée révèle des petits cratères avec des «queues» de poussière lumineuse circulant apparemment dans le sens opposé au mouvement de l'eau. En fait, ces cratères ont été formés par les impacts qui ont eu lieu après les inondations catastrophiques, leurs queues délicate créées par les vents soufflant dans la vallée dans une direction ouest.

Leurs bords surélevés influencent l'écoulement du vent sur le cratère de telle façon que la poussière immédiatement « derrière » le cratère reste non perburbée par rapport aux plaines voisines exposées.

Vue en perspective de Kasei Valles - Crédit : ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Kasei Valles a probablement vue des inondations de nombreuses tailles différentes, provoquées par le changement d'activité tectonique et volcanique dans la région de Tharsis voisine il y a plus de 3 milliards d'années.

Le paysage a été étiré sous la contrainte de ces forces, des eaux souterraines jaillissant de ses coutures déchirées pour créer non seulement des crues violentes, mais aussi les cas de fractures uniques vues à Mensa Sacra et Sacra Fossae.

La neige et la glace fondue par les éruptions volcaniques ont aussi sans doute contribué à de torrentiels épanchements boueux, tandis que l'activité glaciaire peut avoir après façonné le système de canaux.

Maintenant silencieux, on peut seulement imaginer à partir d'exemples sur la Terre le grondement de l'eau jaillissant qui autrefois s'écoulait en cascade par Kasei Valles, sapant les falaises et engloutissant des cratères, et éventuellement les inondations dans la plaine de Chryse Planitia.

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/The_floodwaters_of_Mars

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Après 45 ans de bonheur paisible, la nova T Pyxidis a de nouveau éclaté en 2011. Les astronomes ont profité d'un flash de lumière qui accompagne l'explosion pour faire la carte de l'éjecta issu des précédentes explosions entourant le système d'étoiles doubles. L'équipe utilisé le télescope spatial Hubble pour retracer la lumière comme elle a éclairé successivement différentes parties du disque, un phénomène appelé un écho de lumière. Contrairement à certaines prévisions, les astronomes ont été quelque peu surpris de constater que les éjectas sont restés à proximité de l'étoile et ont formé un disque de débris. La découverte suggère que le matériau poursuit son expansion vers l'extérieur le long du plan orbital du système, mais qu'il ne s'échappe pas du système.

Crédit : NASA, ESA, A. Crotts, J. Sokoloski, and H. Uthas (Columbia University), and S. Lawrence (Hofstra University)

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/21/

Le Meilleur du télescope spatial Hubble

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Les anciens pensaient que les étoiles étaient des points de lumière fixés sur le ciel. Aujourd'hui, nous savons qu'elles se déplacent toutes, comme des poissons dans un étang. Ce soit-disant mouvement propre est si petit qu'il n'est pas perceptible à l'œil humain sur une unique durée de vie. Mais Hubble peut précisément suivre les mouvements stellaires avec grande précision. Il n'est pas étonnant que l'étoile la plus proche de notre Soleil, Proxima Centauri, est l'une des plus rapides à se mouvoir à travers le ciel. Les astronomes de Hubble ont trouvé qu'elle va passer devant deux étoiles en arrière-plan beaucoup plus éloignées, une fois en 2014 et à nouveau en 2016. Ceci fournira une occasion très rare de voir comment le gravité de Proxima déforme l'image des étoiles de fond en courbant leur lumière. Cet effet, appelé lentille gravitationnelle, permet d'estimer la masse de Proxima Centauri et d'établir la présence de planètes en orbite autour de l'étoile.

Crédit : NASA, ESA, K. Sahu and J. Anderson (STScI), H. Bond (STScI and Pennsylvania State University),

M. Dominik (University of St. Andrews), and Digitized Sky Survey (STScI/AURA/UKSTU/AAO)

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/22/

Le Meilleur du télescope spatial Hubble

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

Une équipe d'astronomes utilisant le Très Grand Télescope (VLT) de l'ESO a acquis l'image d'un objet faiblement lumineux en mouvement à proximité d'une étoile brillante. Dotée d'une masse voisine de quatre ou cinq fois celle de Jupiter, il s'agirait de la planète la moins massive située à l'extérieur de notre Système Solaire et découverte au moyen d'observations par imagerie directe. Cette découverte apporte une contribution importante à notre compréhension de la formation et de l'évolution des systèmes planétaires. 

L'étoile a été supprimée de l'image pendant sa conception afin de faire ressortir la faible exoplanète et sa position est indiquée.

L'exoplanète apparait en bas à gauche. Le cercle bleu correspond à la taille de l'orbite de Neptune dans le Système Solaire.

Image de l'exoplanète HD 95 086 b acquise au moyen du VLT  - Crédit : ESO/J. Rameau

Près d'un millier d'exoplanètes ont été découvertes au moyen de méthodes indirectes – bien souvent basées sur la vitesse radiale ou le transit [1] et de nombreuses autres candidates attendent la confirmation de leur découverte. Une vingtaine d'exoplanètes seulement a fait l'objet d'observations par imagerie directe. Neuf ans après l'obtention de la première image d'une exoplanète par le VLT, le compagnon planétaire de la naine brune 2M1207 (eso0428), la même équipe a photographié le moins massif sans doute de ces objets [2][3].

"L'imagerie directe de planètes est une technique extrêmement difficile dont la mise en œuvre requiert l'utilisation des instruments les plus pointus, qu'il s'agisse d'instruments au sol ou dans l'espace" précise Julien Rameau (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, France), premier auteur de l'article faisant état de la découverte. "A ce jour, seules quelques planètes ont été découvertes au moyen de l'observation directe, ce qui transforme chaque découverte en une véritable balise sur le chemin de la compréhension des planètes géantes et de leur mode de formation".

Sur les nouveaux clichés, la probable planète apparaît sous l'aspect d'un point peu lumineux mais net à proximité de l'étoile HD 95 086. Un cliché suivant montre par ailleurs qu'elle s'est lentement déplacée dans le ciel par rapport à l'étoile. Cela signifie que l'objet, désigné sous l'appellation HD 95 086 b, est en orbite autour de l'étoile. Enfin, sa brillance nous informe sur sa masse estimée : quatre à cinq fois seulement celle de Jupiter.

L'équipe a utilisé NACO, l'instrument d'optique adaptative installé sur l'un des quatre télescopes de 8,2 mètres du VLT de l'ESO. Cet instrument permet aux astronomes de s'affranchir de la quasi-totalité des effets de flou causés par l'atmosphère et d'obtenir des images dotées d'une très grande résolution. Les observations ont été effectuées en lumière infrarouge au moyen d'une technique d'imagerie différentielle qui augmente le contraste entre la planète et l'étoile hôte de brillance élevée.

La planète nouvellement découverte est en orbite autour de la jeune étoile HD 95 086 à une distance correspondant à environ 56 fois la distance Terre-Soleil ou deux fois la distance Neptune-Soleil. L'étoile en elle-même est légèrement plus massive que le Soleil et est entourée d'un disque de débris. Ces propriétés ont permis aux astronomes de l'identifier comme candidate idéale pour abriter de jeunes planètes massives. Le système se situe à environ 300 années-lumière de la Terre.

La jeunesse de cette étoile, âgée de 10 à 17 millions d'années seulement, conduit les astronomes à penser que cette nouvelle planète s'est probablement formée au sein du disque de gaz et de poussière qui entoure l'étoile. "Sa position actuelle soulève des questions relatives à son processus de formation. Il est possible qu'elle se soit constituée à partir de l'agrégation de roches qui composent un noyau solide à la surface duquel se sont lentement accumulés les gaz environnants au point de former une atmosphère épaisse ; il est également possible qu'elle se soit constituée à partir d'un amas de gaz né d'instabilités gravitationnelles dans le disque" nous explique Anne-Marie Lagrange, autre membre de l'équipe. "Les interactions entre la planète et le disque lui-même ou avec d'autres planètes ont également pu contribuer au déplacement de la planète de son lieu de naissance".

Gaël Chauvin, un autre membre de l'équipe, conclut ainsi : "La brillance des étoiles nous permet d'estimer la température de surface de HD 95 086 b à environ 700 degrés Celsius. C'est suffisamment frais pour que de la vapeur d'eau et peut-être du méthane soient présents dans l'atmosphère. Ce sera un objet très intéressant à étudier avec l'instrument SPHERE qui bientôt équipera le VLT. Peut-être révèlera-t-il l'existence de planètes internes dans le système – s'il y en a." [4]

Note(s) : 

[1] Les astronomes ont déjà confirmé l'existence d'un millier de planètes en orbite autour d'étoiles autres que le Soleil. La plupart d'entre elles ont été découvertes au moyen de méthodes indirectes capables de détecter les effets des planètes sur leurs étoiles hôtes – les chutes de luminosité causées par le passage de planètes devant leurs étoiles hôtes (méthode des transits), ou l'oscillation de vitesse résultant de l'attraction gravitationnelle des planètes en orbite (méthode de la vitesse radiale). A ce jour, seule une vingtaine d'exoplanètes a fait l'objet d'observations directes.

[2] Il est possible que Fomalhaut b ait une plus faible masse, mais sa luminosité semble être affectée par la réflexion de la lumière par la poussière environnante, ce qui rend la détermination de sa masse incertaine.

[3] Cette équipe a également observé une exoplanète en orbite autour de l'étoile Beta Pictoris (eso1024), ainsi que quelques autres.

[4] SPHERE fait partie de la seconde génération d'instruments d'optique adaptative et sera installé sur le VLT fin 2013.

Plus d'informations : 

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé "Discovery of a probable 4-5 Jupiter-mass exoplanet to HD95086 by direct-imaging" à paraître dans la revue Astrophysical Journal Letters.

L'équipe est constituée de J. Rameau (Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble France [IPAG]), G. Chauvin (IPAG), A.-M. Lagrange (IPAG), A. Boccaletti (Observatoire de Paris, France; Université Pierre et Marie Curie Paris 6 et Université Denis Diderot Paris 7, Meudon, France), S. P. Quanz (Institut d'Astronomie, ETH Zurich, Suisse), M. Bonnefoy (Institut Max Planck pour l'Astronomie, Heidelberg, Allemagne [MPIA]), J. H. Girard (ESO, Santiago, Chili), P. Delorme (IPAG), S. Desidera (INAF–Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), H. Klahr (MPIA), C. Mordasini (MPIA), C. Dumas (ESO, Santiago, Chili), M. Bonavita (INAF–Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), Tiffany Meshkat (Observatoire de Leiden, Pays-Bas), Vanessa Bailey (Université d'Arizona, USA), et Matthew Kenworthy (Observatoire de Leiden, Pays-Bas).

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 VLT

- Images acquises avec NACO

Source : ESO http://www.eso.org/public/france/news/eso1324/

Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie