Actualités 2003

Une équipe de chercheurs du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA vient de montrer, à l’aide de simulations numériques de collisions galactiques, que l’existence de petites galaxies, appelées « galaxies naines de marée » implique que le halo de matière noire de leurs galaxies parents est très étendu, avec une taille atteignant sans doute plus de dix fois le diamètre du disque visible des galaxies.  Il pourrait s'agir d'une des premières confirmations indirectes de certaines hypothèses cosmologistes qui prévoient l'existence de halos géants
 

Une équipe franco-américaine de cosmologistes, parmi lesquels Roland Lehoucq du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA et Alain Riazuelo du Service de Physique Théorique du CEA-DSM  vient de proposer une explication originale pour expliquer un détail surprenant observé dans le rayonnement de fond de l'Univers récemment cartographié par le satellite WMAP. Selon ces scientifiques qui viennent de publier leur étude dans la revue "Nature" du 9 octobre 2003, une anomalie particulière dans la texture lumineuse du fond de l'Univers pourrait en effet s'expliquer par une "topologie" particulière, une forme globale très spécifique de l'espace. L'Univers pourrait être refermé sur lui-même.

Une équipe  du Service d'Astrophysique  du CEA-DAPNIA Saclay vient d'obtenir, dans le cadre d'un projet international réunissant des astrophysiciens européens et chiliens, la plus profonde carte  en rayons X  d'une région du ciel réalisée jusqu'à présent. Ces observations, obtenues grâce au satellite XMM-Newton de l'Agence Spatiale Européenne (ESA), ont permis de découvrir de nouveaux amas de galaxies à des distances considérables, plusieurs milliards d'années-lumière. Cet ambitieux projet a pour but de déterminer  la distribution des amas de galaxies dans l'Univers lointain  et de la confronter avec les prédictions des modèles d'évolution de l'Univers.

En présence d'une forte concentration de matière, visible ou sombre, la lumière ne va plus en ligne droite. Elle est déviée par l'action de la gravitation de la matière comme à travers une lentille. Cet effet de "lentille gravitationnelle", prévu par la Théorie de la Relativité Générale, est aujourd'hui observé par les grands télescopes. Il déforme l'image des galaxies comme un véritable kaléidoscope cosmique et permet ainsi de cartographier la distribution de la masse dans l'Univers. Cette nouvelle technique est actuellement mise en oeuvre par plusieurs équipes internationales d'astronomes qui mesurent le "cisaillement cosmique", de très faibles distorsions produites sur les images des galaxies lointaines par les grandes structures (galaxies et amas de galaxies) sur la ligne de visée.
Une importante revue de synthèse sur ce sujet, écrite par Alexandre Refregier, chercheur du Service d'Astrophysique  du CEA-DAPNIA Saclay, va paraître cet automne dans la série "Annual Review of Astronomy and Astrophysics". Elle comprend un historique de ce domaine en évolution rapide, un état des lieux des mesures les plus récentes et une présentation des perspectives offertes par les futures instruments.

Un fond diffus de rayonnement infrarouge emplit l'Univers. Il est constitué par l'émission accumulée au cours du temps des galaxies et des étoiles. Une grande partie de cette émission infrarouge a maintenant été identifiée grâce aux données acquises par la caméra ISOCAM à bord du satellite ISO (Infrared Space Observatory). David Elbaz du Service d'Astrophysique du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA/DAPNIA) et Catherine Cesarsky de l'Observatoire Européen Austral (ESO) viennent de montrer que la contribution dominante provenait de galaxies à fortes flambées d'étoiles situées à des décalages vers le rouge d'environ 0,8, dans une tranche d'Univers où se trouvent également les noyaux actifs de galaxies responsables de la majorité du fond en rayons X de l'Univers. Selon les conclusions de l'article qui parait dans la revue Science du 11 avril 2003, la majorité des étoiles actuelles auraient été formées par des interactions de galaxies lors de la formation des grandes structures de l'Univers.

La plus grande caméra astronomique du monde vient d'être mise en service à l'observatoire Canada-France-Hawaii (CFH), situé au sommet du volcan Mauna-Kea sur l'ile de Hawaii (U.S.A.). Cet instrument de nouvelle génération a été entièrement conçu et réalisé au CEA.

Une collaboration internationale, conduite par Doris Neumann du Service d'Astrophysique du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA/DAPNIA), vient d'étudier avec l'observatoire spatial XMM-Newton la structure et la dynamique du célèbre amas de Coma. Les chercheurs ont en particulier découvert des irrégularités dans la distribution du gaz chaud détectées grâce aux rayons X. Celles-ci indiquent que l'amas est en train d'absorber des groupes de galaxies en provenance du "grand mur" - une structure filamentaire reliant Coma à un autre amas de galaxies. C'est là une confirmation par les observations d'une prédiction théorique selon laquelle les galaxies qui tombent dans les amas le font dans des directions privilégiées.

Une équipe internationale européenne et chilienne, menée par Marguerite Pierre du Service d'Astrophysique du CEA-DAPNIA, vient d'analyser les premiers résultats d'un sondage profond de l'Univers réalisé dans le domaine des rayons X grâce au satellite XMM-Newton de l'Agence Spatiale Européenne (ESA). Ce sondage est l'objectif d'un grand programme scientifique, baptisé "Sondage de la structure à grande échelle avec XMM" (XMM Large Scale Structure Survey ou XMM-LSS) qui regroupe plusieurs dizaines de laboratoires internationaux, pour étudier l'évolution de la distribution de matière dans l'Univers jusqu'à des distances de plusieurs milliards d'années-lumière (correspondant à des décalages vers le rouge de l'ordre de 1). L'objectif ultime de ce projet est de déterminer la distribution dans l'espace des amas de galaxies et des noyaux actifs de galaxies (AGN) dans une zone du ciel de 64 degrés carrés (8 degrés de coté soit plus de 15 fois le diamètre solaire).

Le télescope spatial européen INTEGRAL de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) fête sa première année en orbite. Après un lancement réussi le 17 octobre 2002, cet observatoire du rayonnement de haute énergie de l'Univers livre déjà une variété impressionnante de résultats scientifiques, avec en particulier un premier panorama de notre Galaxie avec une résolution spatiale et une sensibilité inégalées. Ici une image du centre exact de la Galaxie avec son potentiel trou noir massif (cliquer pour agrandir l'image). Crédits CEA/SAp

Le 17 octobre 2002, à 4h41 Temps Universel, depuis la base de Baikonour au Kazakhstan: une fusée russe Proton s'élève dans le ciel avec à son bord l'observatoire INTEGRAL (INTernational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). Une année plus tard, soit après plus de 120 révolutions autour de notre planète et les nécessaires étapes de vérification et d'étalonnage des différents instruments, les opérations sont maintenant rentrées dans une phase active d'exploitation scientifique. Les deux principaux instruments, le télescope imageur IBIS et le spectromètre SPI, délivrent continuellement images et spectres de hautes qualités et les premiers résultats scientifiques font aujourd'hui l'objet d'un numéro spécial de la revue européenne Astronomy & Astrophysics  (Novembre 2003).
INTEGRAL livre une étonnante vision du centre de notre galaxie avec un trou noir  anémique et une source étendue d'antimatière tandis que la carte complète du plan de la Galaxie révèlent un nouveau type de sources et permet également l'étude de nombreux sursauts d'émission gamma.

Le Service d'Astrophysique (SAp) de la DSM/DAPNIA du CEA. est un élément majeur de l'observatoire spatial INTEGRAL. Très impliqués dans la réalisation des instruments embarqués, les scientifiques du SAp participent désormais activement à l'exploration du ciel X et gamma et viennent de faire paraitre une série d'articles scientifiques sur les premiers résultats d'observations.

Dossier réalisé par C. Gouiffès et J.M. Bonnet-Bidaud

Des astronomes du Service d'Astrophysique  du CEA-DAPNIA Saclay ont pu déterminé que le plus célèbre des candidat trous noirs, dénommé Cygnus X-1, a été sans doute formé au sein d'une association d'étoiles massives, Cygnus OB3 à laquelle il semble continué d'appartenir. Cette présence du trou noir dans une association d'un petit groupe d'étoiles dont l'attraction gravitationnelle est très faible indique indirectement que l'explosion qui a donné naissance au trou noir n'a pu être très violente et que l'étoile massive qui lui a donné naissance a disparu presque silencieusement.

Felix Mirabel et Irapuan Rodrigues ont reconstitué le mouvement dans notre Galaxie du candidat trou noir Cyg X-1, célèbre pour être un des premiers objets à avoir été identifié comme un probable trou noir en 1974. Cyg X-1 est un système double contenant un probable trou noir en orbite autour d'une étoile compagnon massive et relativement brillante. En utilisant les données sur le mouvement propre de ce compagnon (lent mouvement sur le ciel de l'étoile dû à sa vitesse dans l'espace) et en le comparant à celui des différentes autres étoiles massives proches et rassemblées en un groupe dispersé, les astronomes ont constaté que Cyg X-1 avait un mouvement exactement parallèle et de même amplitude. Le mouvement relatif de Cyg X-1 par rapport à ce groupe d'étoiles n'est que de 9 kilomètres par seconde, une vitesse relativement faible pour une étoile formé lors d'une explosion.

Une collaboration internationale, conduite par Martine Mouchet de l'Observatoire de Paris-Meudon et Jean-Marc Bonnet-Bidaud du Service d'Astrophysique du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA/DAPNIA), vient de découvrir une abondance très particulière de carbone, azote et oxygène, les trois éléments majeurs de la vie, à la surface d'une naine blanche dans un couple serré d'étoiles  désigné sous le nom de variables cataclysmiques magnétiques  (MCVs). L'origine de cette anomalie n'est pas totalement élucidée. Elle pourrait avoir été produite par une explosion inhabituelle de type "nova silencieuse" mais son origine est plus probablement liée à une évolution  particulière de l'étoile compagnon. Cette découverte ouvre de nouvelles voies pour la production de ces éléments essentiels dans la Galaxie.

Des astronomes du Service d'Astrophysique  du CEA-DAPNIA Saclay ont reconstitué le mouvement dans notre Galaxie d'une source de rayons X constituée d'une étoile à neutrons aspirant de la matière d'une étoile compagnon et conclu que le couple d'étoiles pourrait avoir été expulsé d'un amas dense d'étoiles, il y a plus de 30 millions d'années. Cette source X, baptisée Scorpius X-1 (Sco X-1), a été la première source de rayons X découverte dans le ciel en dehors du Système Solaire, en 1962. Elle est également une source intense d'ondes radio et la découverte de jets la place désormais dans la classe des "microquasars", couple d'étoiles éjectant de la matière à des vitesses souvent proches de celle de la lumière.

L'un des résultats récents le plus surprenant de l'astronomie des rayons-X est la  découverte, dans certaines galaxies proches, d'une nouvelle population de sources extrêmement lumineuses, non associées au coeur de la galaxie. La nature exacte de ces objets, baptisés sources-X ultralumineuses (ULX en anglais pour UltraLuminous X-ray sources) demeure encore aujourd'hui une énigme. 

Une équipe de chercheurs du "Center for Astrophysics" (Cambridge, USA) et du Service d'Astrophysique  du CEA-DAPNIA Saclay et Université Paris 7 vient sans doute pour la première fois d'obtenir un indice décisif sur ces sources de rayonnement de hautes énergies en étudiant un de ces objets énigmatiques, la source 2E1400.2-4108, découverte dans les années 70 grâce au satellite Einstein  dans la galaxie NGC 5408, une galaxie naine irrégulière (1). C'est en combinant trois types d'images différentes qu'ils ont pu déterminer très précisément les caractéristiques de l'objet et découvrir qu'il ressemblait fortement aux "microquasars" de notre galaxie, des sources contenant un trou noir d'une dizaine de masses solaires.

Une équipe internationale de chercheurs, menée par des astrophysiciens du Service d'Astrophysique du CEA Saclay, a découvert, grâce au satellite européen XMM-Newton, un nouveau sursaut de rayonnement X en provenance de la source radio Sgr A*. Cette source coïncide avec le centre dynamique de notre Galaxie qui semble abriter un trou noir massif de plusieurs millions de masses solaires. Elle a vu son flux de rayons X augmenté d'un facteur 20 en moins de 1000 secondes (1). Cet événement, observé en septembre 2001, est remarquablement similaire à celui détecté par le satellite américain Chandra en octobre 2000 et à plusieurs reprises plus récemment. Il est ainsi prouvé que les sursauts d'émission X, probablement dus à une soudaine augmentation de la quantité de matière tombant sur le trou noir du noyau galactique, ne sont pas des phénomènes rares. Cette observation donne de nouvelles contraintes aux modèles physiques qui tentent d'interpréter la faible émission du trou central de notre Galaxie.