• La durée du jour de Saturne

     

    Saturne : des progrès dans la mesure de la durée du jour


    Du fait des nuages qui masquent la surface planétaire, la mesure de la durée du jour des planètes géantes est imprécise en lumière visible. Malgré l'absence de surface solide sur les planètes géantes, on peut distinguer l'atmosphère de l'intérieur plus dense : c'est la rotation de ce dernier qu'il importe de mesurer. La durée du jour correspond donc à la période de rotation interne. Pour effectuer la mesure de cette durée, les scientifiques utilisent généralement les variations des émissions radio "aurorales"(1), qui sont liées au champ magnétique et, de ce fait, à l'intérieur des planètes. Dans le cas de Jupiter, cette technique permet d'atteindre une précision au 1/1000000ème. Mais dans celui de Saturne, la période déduite des émissions radio révèle des fluctuations énormes, de l'ordre de plusieurs minutes, sachant qu'une journée sur Saturne dure approximativement 10H40.

    Une équipe d'astronomes conduite par le Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (CNRS / Observatoire de Paris / Universités de Paris 6 et 7) vient de mettre en évidence que ces variations étaient contrôlées non par l'intérieur de la planète mais par l'extérieur via le vent solaire. Les fluctuations dominantes résultent d'une oscillation de la période radio de ±1% à l'échelle d'environ 25 jours, et sont provoquées par les variations de la vitesse du vent solaire s'écoulant autour de Saturne. Leurs travaux sont publiés dans Nature ce 8 novembre 2007.

    Références :

    Modulation of Saturn's radio clock by solar wind speed. P. Zarka, L. Lamy, B. Cecconi, R. Prangé & H. O. Rucker. Nature. 8 novembre. 2007


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  • Orion aux X

     

    La célèbre nébuleuse d'Orion passée aux rayons X

    La célèbre nébuleuse d'Orion abrite en son sein une énorme bulle de gaz très ténu, d'une température de 2 millions de degrés. C'est ce qu'a découvert une équipe internationale menée par des chercheurs suisses et du Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Joseph-Fourier) grâce au satellite européen XMM-Newton. Cette température est tellement élevée que le gaz émet non pas dans le domaine visible, mais dans celui des rayons X, domaine d'investigation du satellite XMM, lancé par l'Agence Spatiale Européenne en 1999. Ces résultats sont publiés en ligne le 30 novembre 2007 sur Science Express.

    Visible à l'œil nu, la nébuleuse d'Orion est la plus belle du ciel de l'Hémisphère Nord. Elle est considérée comme le prototype des régions de notre galaxie où les étoiles sont en train de se former, notamment celles qui sont semblables à notre Soleil. Selon les auteurs de l'article, l'existence de cette bulle est due aux vents stellaires très intenses émis par les étoiles les plus massives de la nébuleuse, connues sous le nom de "Trapèze d'Orion". Cette découverte nous concerne directement car notre propre système solaire a dû, aux tout premiers stades de sa formation, être plongé dans un tel gaz brûlant produit par des étoiles voisines. Ces résultats pourraient ainsi modifier notre compréhension de la formation du système solaire.



    Références :

    "A Million-Degree Plasma Pervading the Extended Orion Nebula"
    Auteurs: Manuel Güdel (Paul Scherrer Institut, Suisse; et Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble), Kevin R. Briggs (ETH Zürich et Paul Scherrer Institut, Suisse), Thierry Montmerle (Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble), Marc Audard (Université de Genève), Luisa Rebull (Spitzer Science Center, Pasadena, USA), et Stephen L. Skinner (University of Colorado, Boulder, USA). Science Express, publié sur le Web le 30 novembre 2007.


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  • Mesure de la violence de l'univers

     

    Un télescope spatial pour comprendre les phénomènes les plus violents de l'univers


    Les rayons gamma manifestent l'existence des phénomènes les plus extrêmes de notre Univers. Les objets célestes associés à ces phénomènes, mettant en jeu des quantités d'énergie inimaginables, sont le siège d'accélération de particules à très haute énergie. La liste de tels objets inclut les noyaux actifs de galaxie, les sursauts gammas, les vestiges de supernovae, les pulsars... Les conditions physiques précises qui prévalent dans ces objets extraordinaires restent en grande partie à déterminer. Grâce à un gain en sensibilité d'un facteur 25 par rapport à la mission précédente, EGRET, GLAST devrait faire découvrir plusieurs milliers de sources de rayons gamma, décuplant ainsi le nombre de sources connues dans ce domaine. GLAST permettra d'étudier également en détail le rayonnement gamma diffus émis par les rayons cosmiques se propageant dans la Galaxie. La présence de matière noire sera aussi activement recherchée. Après une période d'un an, les données de GLAST seront mises à disposition de l'ensemble de la communauté scientifique internationale. La durée de vie prévue de la mission est de 5 ans, prolongeable à 10 ans.

    Les rayons gamma étant absorbés par l'atmosphère, il est nécessaire de les détecter depuis l'espace, ce que fera le satellite GLAST à une altitude de 560 km. L'instrument principal, le LAT (Large Area Telescope), qui détectera les rayons gamma d'une énergie entre 30 MeV et 300 GeV explorera l'ensemble du ciel en trois heures grâce à son très grand champ de vue (20% du ciel à tout moment). De nombreuses sources de rayons gamma étant variables, cette surveillance continuelle du ciel permettra d'alerter la communauté scientifique en cas d'éruptions. Le LAT est principalement composé de trois éléments: un trajectographe permettant de mesurer la direction des rayons, un calorimètre pour mesurer leur énergie et un système permettant de différencier rayons gamma et particules chargées du rayonnement cosmique qui constituent un bruit de fond indésirable. La technologie et les méthodes d'analyse sont similaires à celles employées en physique des particules, les énergies des particules détectées étant comparables. Un instrument secondaire, le GBM (Glast Burst Monitor) est dédié à la détection de l'émission de basse énergie (8 keV-30 MeV) des sursauts gamma.


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  • Energie sombre

     

    Une nouvelle lumière sur l'énergie sombre

    L'accélération de l'expansion de l'Univers est un phénomène pour l'instant inexpliqué. Ce mystère pourrait être levé grâce à une nouvelle méthode mise au point par une équipe internationale de chercheurs, dont plusieurs appartiennent à des laboratoires associés au CNRS(1). Pour cela, les scientifiques ont, pour la première fois, mesuré la position et la vitesse de plus de 10 000 galaxies dans l'Univers lointain(2). Cette campagne d'observation a été menée via l'instrument VIMOS(3), dont le responsable est Olivier Le Fèvre, directeur du Laboratoire d'astrophysique de Marseille (LAM, CNRS / Université de Provence / Observatoire astronomique Marseille Provence). Non seulement cette méthode inédite apporte des informations précieuses sur la nature de l'énergie noire, mais elle ouvre aussi de nouvelles perspectives sur l'identification de l'origine de l'accélération cosmique. Elle fait l'objet d'une publication dans Nature le 31 janvier.

    L'expansion de l'Univers est actuellement plus rapide qu'elle ne l'était par le passé. Mais, cette accélération ne peut s'expliquer avec les lois fondamentales de la physique sans émettre de nouvelles hypothèses. Parmi les plus probables, deux sont aujourd'hui particulièrement étudiées, à savoir :

    - soit l'Univers est rempli d'une mystérieuse énergie sombre produisant une force répulsive qui contrebalance le freinage gravitationnel produit par la matière contenue dans l'Univers ;

    - soit la théorie de la gravitation n'est pas correcte et doit être modifiée, en ajoutant par exemple des dimensions supplémentaires à la description de l'espace.

    Or, les observations actuelles du taux d'expansion de l'Univers ne permettent pas de trancher entre ces deux options.

    Une collaboration internationale, composée de 51 scientifiques répartis dans 24 institutions, a découvert une nouvelle méthode qui pourrait aider à résoudre ce problème. « Nous avons montré que les sondages qui mesurent les positions et les vitesses des galaxies distantes offrent une nouvelle approche pour percer ce mystère. » déclare Luigi Guzzo, coordinateur de l'étude.

    Sonder des galaxies il y a 7 milliards d'années, une première

    La technique est basée sur un phénomène bien connu : le déplacement des galaxies résulte de la somme de l'expansion globale de l'Univers (qui éloigne les galaxies les unes des autres), et des effets dus à la matière présente dans l'environnement local. « À partir des vitesses d'un grand échantillon de galaxies, observées 7 milliards d'années dans le passé, nous avons reconstitué la structure en trois dimensions d'un volume important de l'Univers lointain et ainsi observé la distribution des galaxies dans l'espace 3D(4) » indique Olivier Le Fèvre, l'un des co-auteurs de l'article et responsable de l'instrument VIMOS(5), avant de préciser que « les vitesses contiennent également une information sur le déplacement relatif local des galaxies. Ce dernier introduit des distorsions, petites mais mesurables, par rapport à leur déplacement global. La mesure de ces distorsions est une façon de tester la nature de l'énergie sombre. » Ce sont donc ces différences qui dévoilent aux chercheurs des informations sur les composants de l'énergie noire.

    Besoin de 70% d'énergie noire pour modéliser l'Univers

    Les mesures obtenues soulignent la nécessité d'ajouter un ingrédient supplémentaire d'énergie dans la "soupe cosmique" à partir de laquelle l'ensemble de notre Univers a évolué au cours du temps. Cette conclusion renforce l'hypothèse émise ces dix dernières années, selon laquelle il serait nécessaire de prendre en compte, dans les modèles, une forme simple d'énergie sombre identifiée à la constante cosmologique, introduite par Albert Einstein. Avec cette nouvelle méthode, les scientifiques parviennent au même chiffre que les études précédentes, indiquant que l'énergie sombre compose 70% de l'Univers.

    Ces mesures n'auraient pu être possibles sans le concours du spectrographe VIMOS installé sur Melipal(6), l'un des quatre télescopes du VLT de l'ESO. Elles s'inscrivent dans le cadre du sondage VIMOS VLT Deep Survey (VVDS). Le VVDS, dont Olivier Le Fèvre est le responsable scientifique, a permis d'observer le spectre de plus de 10 000 galaxies dans un champ de 4 degrés carrés (20 fois la taille de la pleine Lune), remontant à des époques allant jusqu'à plus de la moitié de l'âge de l'Univers (soit environ 7 milliards d'années dans le passé).

    Enfin, les simulations effectuées à partir des données VVDS mettent en évidence que la technique que les chercheurs ont utilisée, appliquée à des sondages explorant des volumes dix fois supérieurs à celui couvert par le VVDS, pourra permettre de déterminer efficacement l'origine de l'accélération cosmique : provient-elle d'une forme d'énergie sombre d'origine exotique ? ou, une modification des lois de la gravitation est-elle nécessaire ?. Les résultats encouragent donc les chercheurs à poursuivre l'exploration de l'Univers par des sondages encore plus ambitieux.

    Références :

    A test of the nature of cosmic acceleration using galaxy redshift distortions. L. Guzzo et al., Nature, 31 January 2008.



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  • Vieux Quasar

     

    Détection du quasar le plus lointain grâce au télescope Canada-France-Hawaii

    Un quasar à 13 milliards d'années-lumière de nous, tel est le trou noir le plus lointain qui vient d'être découvert grâce au télescope Canada-France-Hawaii(1). C'est une équipe internationale menée par Chris Willott de l'Université d'Ottawa et comprenant, notamment, des chercheurs de l'Institut d'Astrophysique de Paris et du Laboratoire d'AstrOphysique de Grenoble (unités mixtes de recherche du CNRS et des Universités Pierre et Marie Curie et Joseph Fourier)(2) qui a détecté ce quasar, mais aussi 3 autres quasars très lointains. La découverte d'un objet aussi lointain alors que l'Univers avait moins d'un milliard d'années permet d'obtenir des informations sur l'importante phase de l'histoire de l'Univers où les galaxies, étoiles et trous noirs ont commencé à se former très rapidement Ce résultat est présenté, le 7 juin, par Chris Willott dans le cadre de la conférence annuelle de la Société Canadienne d'Astronomie (CASCA 2007) à Kingston, Ontario.


    Ces quasars sont en fait des galaxies qui possèdent un trou noir super-massif en leur centre. La matière entourant le trou noir est attirée et en tombant au centre s'échauffe et devient extrêmement lumineuse, d'où la possibilité d'observer des objets aussi lointains.



    Le quasar le plus lointain, jamais observé, a été nommé CFHQS J2329-0301 d'après sa position dans le ciel (il se trouve dans la constellation des Poissons). L'équipe, conduite par Chris Willott, a utilisé le télescope de 8 m Gemini-Sud au Chili pour obtenir un spectre de ce quasar. Il a un décalage spectral de 6,43 (le précédent record était de 6.42 !) et Chris Willot a pu dire : "dès que j'ai vu le spectre avec sa prodigieuse raie d'émission, j'ai su que nous tenions un quasar particulièrement lointain". La lumière de ce quasar a mis près de 13 milliards d'années pour nous parvenir. Comme le Big Bang s'est produit il y a 13,7 milliards d'années, ceci signifie que nous voyons le quasar tel qu'il était moins d'un milliard d'années après le Big Bang.

    L'intérêt de cette découverte réside dans le fait que plus le quasar est éloigné de la Terre, plus il est près du début de l'Univers. Durant les premières centaines de millions d'années l'Univers était obscur parce qu'il n'y avait ni étoiles ni galaxies, et les atomes étaient alors tous neutres. Puis les premières étoiles et galaxies ont commencé à briller et leur lumière a causé un processus connu sous le nom de ré-ionisation de l'Univers, où tous les atomes ont été ionisés. La quête des informations permettant de caractériser ce processus et son époque précise est aujourd'hui l'un des objectifs majeurs de l'astronomie. Comme le quasar est très brillant, sa lumière peut être utilisée comme source d'arrière-plan pour sonder les propriétés du gaz qui se situe entre lui et nous à cette époque de ré-ionisation.


    On pense que le trou noir au sein de ce quasar a une masse d'environ 500 millions de fois la masse du Soleil. Alain Omont de l'Institut d'Astrophysique de Paris (CNRS et Université Pierre et Marie Curie), membre de l'équipe fait remarquer que, "outre l'utilisation de la douzaine de quasars de ce type connus pour étudier la ré-ionisation de l'Univers, ils permettent aussi de repérer certaines des premières galaxies massives à s'être formées dans l'Univers".  "Nous aimerions savoir dans quels types de galaxies vivent ces quasars", ajoute-t-il.


    Références :

    Article soumis pour publication dans Astronomical Journal.
    " FOUR QUASARS ABOVE REDSHIFT 6 DISCOVERED BY THE CANADA-FRANCE HIGH-Z QUASAR SURVEY ". Chris J. Willott, Philippe Delorme, Alain Omont, Jacqueline Bergeron, Xavier Delfosse, Thierry Forveille, Loic Albert, Céline Reyle, Gary J. Hill, Michael Gully-Santiago, Phillip Vinten, David Crampton, John B. Hutchings, David Schade, Luc Simard, Marcin Sawicki, Alexandre Beelen et Pierre Cox.



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