Actualités 2005

L'astronomie vient aujourd'hui au secours de la lutte anti-terrorisme.  Le Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA vient en effet d'engager une étude particulière pour adapter une caméra astronomique, initialement prévue pour  capter les rayons X et gamma de l'Univers, à la détection de matières radioactives dissimulées. Ce projet fait partie du programme national de recherche sur le terrorisme baptisé "NRBC" (pour Nucléaire, Radiologique, Biologique et Chimique) qui a été lancé en 2004 et est aujourd’hui dirigé par le CEA/DAM (Direction des Applications Militaires).

Dans le cadre d'un appel  d'offres de mise en réseau de laboratoires européens,  le Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA a vu sélectionner la proposition baptisée ARENA (Antarctic Research a European Network for Astrophysics - Recherche Antarctique un Reseau Européen pour l'Astrophysique), présentée conjointement avec l'Observatoire de Nice.
Le SAp va donc participer comme pionnier aux premiers instruments destinés à être  installés sur le télescope IRAIT (Italian Robotic Antarctic Infrared Telescope - Télescope Robot Italien pour l'Antarctique), un télescope robotisé de 80 cm de diamètre, en cours de construction en Italie et Espagne, et qui devrait entrer en activité vers 2006 dans la toute nouvelle station antarctique CONCORDIA. Les chercheurs du SAp ont proposé de mettre au foyer de ce télescope une caméra infrarouge de très haute technologie, basée sur des détecteurs similaires à ceux développés pour le satellite européen HERSCHEL.
 

Les chercheurs du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA, dans le cadre de l'unité de recherche AIM "Astrophysique Interactions Multi-échelle" (regroupant le DAPNIA/SAp, le Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) et l'Université Paris-7), viennent de mettre à jour une étonnante structure autour de Saturne, une fine spirale de poussières s'enroulant plusieurs fois autour de l'anneau F. Les chercheurs sont désormais persuadés qu'un  petit satellite, tout récemment découvert, entre en collision avec l'anneau et maintient cette délicate arabesque. Ces résultats, obtenus grâce aux images de la sonde Cassini-Huygens, sont publiés dans la revue Science du 25 novembre 2005.

La toile du satellite

L’anneau F de Saturne, le plus extérieur, a été découvert par les sondes Pioneer en 1979, à une distance moyenne de  140 000 km de la planète. Il est parcouru de part et d’autre par deux petits satellites, appelés "Prométhée" et "Pandore" qui l’empêchent de se disperser dans l’espace et pour cette raison sont appelés les satellites « bergers ». La deuxième grande exploration des anneaux en 1980 et 1981 par les sondes Voyager a montré que cet anneau était très complexe, avec des arcs de matière situés de part et d'autre de l'anneau principal. Jusqu'ici, ces arcs étaient considérés comme probablement discontinus et transitoires. De nouvelles images obtenues par la caméra à champ étroit de la sonde Cassini, avec une résolution moyenne inférieure à 10 kilomètres par élément d'image (pixel), viennent de montrer  au contraire que ces segments d'anneaux concentriques forment une seule spirale continue. Ils s'enroulent autour de l'anneau F comme des brins de laine autour d'une aiguille . Selon les chercheurs, la cause la plus probable est la présence d'un petit objet baptisé S2004/ S6, une toute petite lune de Saturne dont le diamètre est inférieur à 5 kilomètres et qui croise périodiquement l'anneau F exactement à l'endroit ou la spirale traverse le plan de l'anneau F. Il reste néanmoins à démontrer comment un si petit objet peut projeter de la matière aussi loin de l'anneau.

Dans le cadre d'un appel  d'offres de mise en réseau de laboratoires européens,  le Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA a vu sélectionner la proposition baptisée ARENA (Antarctic Research a European Network for Astrophysics - Recherche Antarctique un Reseau Européen pour l'Astrophysique), présentée conjointement avec l'Observatoire de Nice.
Le SAp va donc participer comme pionnier aux premiers instruments destinés à être  installés sur le télescope IRAIT (Italian Robotic Antarctic Infrared Telescope - Télescope Robot Italien pour l'Antarctique), un télescope robotisé de 80 cm de diamètre, en cours de construction en Italie et Espagne, et qui devrait entrer en activité vers 2006 dans la toute nouvelle station antarctique CONCORDIA. Les chercheurs du SAp ont proposé de mettre au foyer de ce télescope une caméra infrarouge de très haute technologie, basée sur des détecteurs similaires à ceux développés pour le satellite européen HERSCHEL.
 

L'instrument VISIR est destiné à étudier l'émission des astres dans le domaine de longueur d'onde compris entre 8 et 25 micromètres. Fruit d'une collaboration entre le Service d'Astrophysique du CEA-DAPNIA et l'institut ASTRON aux Pays-Bas, cet instrument est installé au foyer d'un des télescopes géants du VLT (Very Large Telescope)  de l'ESO depuis le printemps 2004. Une fraction importante du temps d'observation durant l'année écoulée a été dévolue à la vérification des nombreux modes de fonctionnement de l'instrument, à l'évaluation de ses performances et au perfectionnement des logiciels d'analyse. Ces différentes étapes sont indispensables pour offrir à la communauté scientifique un instrument performant, fiable et simple d'utilisation. Liant l'utile à l'agréable, ces périodes de test ont également permis d'étudier des objets célestes aussi variés que les anneaux de Saturne ou les noyaux actifs de galaxies.

Six mois après la mise en orbite autour de Saturne de la sonde spatiale CASSINI-Huygens, l'analyse scientifique des premières images vient d'être publiée. Des dizaines de milliers de clichés ont déjà été transmises par le système de caméras (ISS ou Système Scientifique d'Imagerie) qui a capturé des images en lumière infrarouge, visible et ultraviolette de la planète, de ses anneaux et de ses dizaines de lunes. Le passage au plus près des anneaux a en particulier fourni des détails de quelques dizaines de mètres seulement, révélant "pailles", "cordes" "ondes", des structures jamais soupçonnées auparavant.
Les chercheurs du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA, ont participé a ce passionnant travail d'analyse dans le cadre de l'unité de recherche AIM "Astrophysique Interactions Multiechelle" (regroupant le DAPNIA/SAp, le Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) etl'Université Paris-7), la seule équipe française dépositaire de l’archive des images CASSINI. Ces résultats font l'objet de trois articles publiés dans la revue Science de 25 Février 2005.
 

voir aussi les résultats du spectromètre infrarouge CIRS construit en partie au DAPNIA/SAp:
   -  CIRS prend la température des anneaux (13 Janvier 2005)
 

De vastes nuages de gaz sombre contenant des centaines de milliers de fois la masse du Soleil, étaient restés invisibles jusqu'ici. C'est ce que vient de révéler une étude menée par une équipe de chercheurs du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA, de l'Université Paris-7 et du CNRS (Ganil), publiée dans la revue Science du 25 février 2005. Les scientifiques sont arrivés à cette conclusion en analysant la répartition des rayons gamma et infrarouges produits dans la Galaxie. Les rayons gamma, particules de lumière d'une énergie supérieure à cent millions de fois celle de la lumière visible, révèlent de larges régions proches du Soleil contenant un gaz froid qui pourrait contribuer notablement à la matière noire activement recherchée dans l'ensemble de la Galaxie.

La sonde spatiale CASSINI-Huygens est en orbite autour de Saturne depuis le 30 juin 2004. A cette date, elle a effectuée lors de son orbite d'insertion, un premier  survol des anneaux de la planète à l'altitude la plus basse de toute la mission (moins de 18 000 kilomètres, soit environ un tiers du rayon de la planète). Lors de cette occasion unique, l'instrument baptisé CIRS (acronyme pour "Composite InfraRed Spectrometer" ou "Spectromètre Infrarouge Composite"),  fruit d'une collaboration internationale à laquelle participe le CEA-DAPNIA de Saclay [1], a pu mesurer la température des anneaux avec une précision jamais atteinte, d'abord sur la face "non-éclairée" puis sur la face "éclairée" par le Soleil. Ces premières mesures amène une constatation étonnante: les anneaux semblent avoir la même température coté "pile (éclairé) et "face" (non-éclairé). Cette propriété surprenante permet de mieux comprendre la nature des particules qui constituent les anneaux. Les résultats de cette étude seront publiés dans la revue Science du 25 Février 2005.

Deux nouveaux résultats obtenus par le satellite INTEGRAL viennent d'enrichir notre vision du ciel dans le domaine des rayons X de hautes énergies. Le premier est une carte du ciel, couvrant près de 50% de la voûte céleste qui a été produite grâce aux observations à haute résolution spatiale de la caméra IBIS/ISGRI. Cette carte fait apparaître une myriade d'objets, plus de 200 sources distinctes. Une partie peut-être identifiée à des étoiles denses ( étoiles à neutrons) en rotation rapide, à des trous noirs avalant leur étoile compagnon ou à des galaxies actives lointaines. Mais le catalogue complet confirme également l'existence de nombreuses sources non identifiées (près du quart) dont la nature exacte est encore inconnue. Le deuxième résultat est un cliché très précis du centre de la Galaxie obtenu par cette même caméra IBIS/ISGRI. Ce véritable zoom sur cette portion du ciel, enrichi d'observations menées conjointement par le satellite XMM-Newton dans le domaine des rayons X de plus basses énergies, indique que la source la plus proche du centre de la Galaxie est diffuse. Elle pourrait correspondre à l'interaction de particules émises par le trou noir du centre de la Galaxie avec des nuages d'hydrogène froids.
Ces deux résultats, auxquels ont activement contribués les scientifiques du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA, sont publiés dans la revue "The Astrophysical Journal". Ils illustrent les nombreuses qualités de cet observatoire spatial qui vient de voir son prolongement recommandé jusqu'en 2012 par le Groupe de Travail Astronomie (AWG) de l'Agence spatiale européenne [1].

Une équipe européenne dirigée par Maurizio Falanga du Service d'Astrophysique du CEA-DAPNIA vient d'étudier  un phénomène insolite, le regain d'activité d'un pulsar ultrarapide en train de dévorer son étoile compagnon. Pour la première fois, l'émission du signal modulé à la période de rotation du pulsar est détectée jusqu'à 150 keV, grâce aux données fournies par l'observatoire du rayonnement gamma INTEGRAL. Des observations complémentaires obtenues par le satellite RXTE dans la gamme des rayons-X montrent également que durant cet épisode, le pulsar tourne de plus en plus vite contrairement à ce qui est observé généralement pour ce type d'objet. Ces travaux, prochainement publiés dans la revue Astronomy and Astrophysics,  confortent l'hypothèse selon laquelle les pulsars isolés ultrarapides résultent d'un tel processus de cannibalisation d'une étoile compagnon, qui, après quelques milliards d'années, finit par être totalement engloutie pour ne laisser qu'un pulsar solitaire.
 

Une équipe internationale, incluant des chercheurs du CEA-DAPNIA,  vient de découvrir une nouvelle source de rayonnement de très haute énergie dans la Galaxie. Les observations réalisées grâce au réseau de télescopes HESS en Namibie, montre en effet qu'un objet baptisé LS5039 [1] est une source intense de rayons gamma d'une énergie entre 100 GeV et 4 TeV  (soit 100 à 4 000 milliards de fois plus élevée que la lumière visible). LS5039 [1] est un  couple d'étoiles composé d'un objet compact (étoile à neutrons ou trou noir) et d'une étoile massive. Il était déjà connu pour émettre des flots de matière détectés sous forme de jets radio, semblables à ceux observés autour de certaines galaxies actives, les "quasars". Plusieurs  "micro-quasars" de ce type sont  connues dans la Galaxie mais c'est la première fois qu'il est démontré directement que, comme dans les quasars, des particules y sont accélérées à de très grandes énergies. Selon les chercheurs, le rayonnement gamma de très haute énergie est en effet produit lors de l'interaction de particules accélérés avec la lumière de l'étoile compagnon. Ces résultats font l'objet d'une publication dans la revue Science datée du 7 juillet 2005.

Photographier la voûte céleste dans la gamme des rayons gamma de très haute énergie, tel est l'un des objectifs que se sont fixés les scientifiques de l'expérience HESS. En observant les régions internes de la Voie lactée durant l'été 2004, les scientifiques viennent de construire pour la première fois une véritable carte de cette portion du ciel, comme celles obtenues depuis des décennies dans les domaines visible et radio ou plus récemment en rayons-X et gamma. Les régions internes de notre Galaxie abritent de nombreux vestiges de supernova, pulsars, systèmes binaire-X ou encore régions de formation d'étoiles qui sont des accélérateurs de particules et par là même des sources potentielles de photons gamma. Les premiers résultats de ce sondage de la Galaxie confirment qu'une fraction des sources découvertes lors de ce sondage est bien associée à ces classes d'objets. Par contre, deux objets n'ont pas d'équivalent à d'autres énergies. Une nouvelle et surprenante classe d'objets, des purs émetteurs de photons gamma de très haute énergie, vient sans doute d'être découverte.