Solar Orbiter a été lancé le 10 février 2020. Depuis lors, les scientifiques et les ingénieurs ont effectué une série de tests appelée "recette en vol" de tous leurs instruments. SolarObiter était pleinement opérationnel pour son premier passage rapproché du Soleil dès le 17 juin. Alors qu'il volait à environ 77 millions de km du Soleil (environ la moitié de la distance Terre-Soleil), les 10 instruments étaient prêts pour leur acquisition.  Des premières images en UV et en visible ont pu être révélées (actualité ESA).

L'activité solaire est actuellement assez faible, car il est au début d’un cycle Solaire de 11 ans, le cycle 25. Néanmoins, l'équipe STIX a eu la chance d'observer une éruption solaire le 7 juin 2020 permettant de tester correctement presque tous les aspects du fonctionnement de STIX. 

La nouvelle mission d'exploration du Soleil de l'ESA, Solar Orbiter, s'est envolée dans l'espace à bord de la fusée américaine Atlas V 411 depuis le port spatial de la NASA à Cap Canaveral, en Floride, à 05:03 heure europénne le 10 février 2020.

 

à 6h, Le déploiement des panneaux solaires est confirmé. C'était le signal attendu : la mission SolarOrbiter est lancée !

Objectif Soleil pour Solar Orbiter (actualité DRF)

Une collision de la Voie lactée avec une petite galaxie est datée avec précision par l’étude de l’étoile ν Indi

ν Indi est une étoile brillante (magnitude visuelle mv = 5.3) visible à l’œil nu depuis l’hémisphère sud. En utilisant des données sol (télescopes ESO), espace (missions spatiales Gaia et Tess) et en combinant des informations très diverses de spectroscopie, astrométrie, cinématique ou d’astérosismologie, une équipe internationale incluant deux chercheurs du Département d’Astrophysique/Laboratoire AIM  du CEA-Saclay a pu déterminer l'époque, entre 11.6 et 13.2 milliards d’années, d’une collision entre notre galaxie avec une petite galaxie naine , Gaia-Enceladus. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Astronomy, Janvier 2020.

Les filaments, berceaux des étoiles

Une équipe internationale dirigée par le Département d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu vient d’obtenir des nouveaux indices sur l’origine de la distribution en masse des étoiles, en combinant des données d’observation provenant du grand interféromètre ALMA et du radiotélescope APEX opérés par l'Observatoire Européen Austral (ESO) et de l’observatoire spatial Herschel.  Grâce à ALMA, les chercheurs ont notamment découvert dans la nébuleuse dite de la Patte de chat, située à environ 5500 années-lumière, la présence de cœurs denses protostellaires beaucoup plus massifs que ceux observés dans le voisinage solaire. Les chercheurs ont pu montrer qu'il existe un lien étroit entre la distribution en masse des filaments interstellaires et la distribution en masse des étoiles. La densité - ou masse par unité de longueur - des filaments parents est donc le paramètre clé qui contrôle la « masse » des étoiles formées. Cette découverte donne un indice-clé sur l’origine des masses stellaires. Ces résultats sont publiées dans trois articles de la revue Astronomy & Astrophysics.

Patrick Hennebelle du Département d'astrophysique de l’Irfu va diriger une équipe de recherche internationale qui vient de recevoir une subvention ERC Synergy. Le financement est accordé au projet ECOGAL, dans le cadre duquel des chercheurs d'Allemagne, de France et d'Italie collaborent pour développer une compréhension de l’"écosystème galactique" de la Voie lactée.

Le défi de ces 4 chercheurs et de leurs équipes est de construire un modèle prédictif unique pour la formation des étoiles et des planètes dans notre galaxie. Pour comprendre la formation de notre galaxie à toutes ses échelles il est nécessaire de prendre en compte l'interaction complexe de phénomènes physiques souvent concurrents comme la gravité, la turbulence, les champs magnétiques et le rayonnement dans un milieu complexe qu’est le milieu interstellaire, un grand réservoir de gaz diffus et de poussières qui imprègnent la galaxie. Ce milieu est loin d’être vide : il représente environ 20 % de la masse de la matière visible dans la Voie Lactée. Il fait partie d'un écosystème au sein duquel les étoiles sont formées par effondrement gravitationnel des nuages moléculaires et agissent en retour en émettant leur rayonnement voir en éjectant violemment de la matière

Sondage de la poussière cosmique autour des proto-étoiles

Une équipe internationale dirigée par des chercheurs du Département d'Astrophysique (DAp) du CEA-Paris Saclay vient pour la première fois de sonder en détail les enveloppes de poussière entourant les étoiles encore en cours de formation (ou proto-étoiles dites de classe 0), grâce au grand interféromètre de l'IRAM, NOEMA, situé sur le Plateau de Bure en France. A leur grande surprise, les chercheurs ont découvert la présence de grains de poussière dont la taille augmente en se rapprochant de la proto-étoile centrale. La présence de gros grains de poussière, déjà formés moins de 100 000 ans après le début de l’effondrement du nuage de gaz initial, est extrêmement inattendue. Ces grains sont la matière première à partir de laquelle se forment les planètes. Ces résultats pourraient donc suggérer que la chronologie de la formation des futures planètes doit être ré-examinée. Ces conclusions sont publiées dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Lisa Bugnet figure parmi les 35 jeunes chercheuses lauréates des bourses L’Oréal-Unesco Pour les Femmes et la Science en 2019. Astérosismologue au Laboratoire Dynamique des Etoiles, des (Exo)planètes et de leur Environnement du DAP/Irfu, elle utilise les ondes sismiques émises par les étoiles pour sonder leur cœur et comprendre leur évolution depuis leur naissance jusqu’à leur fin de vie.

Le satellite TESS découvre un Saturne-chaud en orbite autour d’une étoile sous-géante

Le satellite de la NASA TESS, en orbite depuis un an, vient de découvrir une planète type Saturne-chaud par la méthode de transit devant son étoile hôte, TOI-197, dont les caractéristiques physiques ont été déduites des mesures en astérosismologie (étude des vibrations de l'étoile) par le même instrument. La planète découverte est un Saturne chaud qui gravite autour d’une étoile de masse voisine de celle du Soleil mais plus avancée dans le cycle d’évolution stellaire. Ces résultats, prometteurs, sont le fruit d’une collaboration internationale joignant moyens spatiaux et outils au sol. Trois chercheurs du Département d’Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu Saclay sont membres de ce projet qui soulignent aujourd’hui la synergie entre astérosismologie et science des exoplanètes. Ces travaux sont publiés dans la revue The Astronomical Journal.

L'expérience LISA pourra déceler des planètes dans toute la Galaxie

Les récentes détections d'ondes gravitationnelles, infimes vibrations de l'espace-temps, ont ouvert une nouvelle fenêtre d'observation de l'Univers. Deux chercheurs, dont Camilla Danielski du Département d'Astrophysique du CEA-Irfu, viennent ainsi de démontrer que, lorsque ces ondes sont émises par deux étoiles denses en orbite, elles peuvent être perturbées si une planète est en orbite autour de ce couple d'étoiles. Les ondes gravitationnelles, qui peuvent être détectées jusqu'à de grandes distances, sont alors un moyen infaillible de détecter une population de planètes inaccessibles autrement. L'expérience LISA (Spatial Interferometer with laser antenna), dont le lancement est prévu en 2034, pourra ainsi réveler des planètes géantes dans toute la Galaxie et même dans les galaxies compagnons des Nuages de Magellan. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Astronomy du 8 juillet 2019.

Une collaboration internationale, impliquant le Département d’Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA irfu, a participé à l’étude d’un système exoplanétaire, Kepler-107, et a révélé une distribution étonnante de ses 4 planètes dont deux semblent résulter potentiellement d’un impact géant. C’est grâce à l’astérosismologie (l’étude des vibrations d’étoiles) et à la modélisation des transits planétaires, que les chercheurs ont pu déterminer la masse et le rayon de l’étoile centrale et de ses planètes avec une grande précision et mis en évidence la densité inhabituelle d’une des planètes. Cette anomalie peut être expliquée par une collision géante entre planètes, semblable sans doute à celle qui a affecté la Terre dans le passé pour former la Lune. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Astronomy du 4 février 2019

Ce projet WHOLESUN vient d’être financé pour une durée de six années par une prestigieuse bourse Synergy du Conseil européen de la recherche (ERC). Cinq experts Européens du Soleil et des étoiles, issus du département d’Astrophysique du CEA-Irfu / UMR AIM, du Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) en Allemagne, de l'Université de St Andrews au Royaume-Uni, de l'Université d'Oslo en Norvège et de l'Institut d'Astrophysique des Canaries (IAC), vont mettre en commun leurs savoir-faire et connaissances de la dynamique de notre étoile et de ses jumeaux. L’objectif est de déterminer au cours des six prochaines années comment le champ magnétique est généré à l'intérieur du Soleil et comment il crée des tâches solaires à sa surface et des éruptions dans son atmosphère hautement stratifiée. À cette fin, l'équipe développera le modèle du Soleil complet le plus avancé à l'aide des super ordinateurs les plus puissants, dits Exa-scale et le contraindra avec les observations venant de missions spatiales, tel que Solar Orbiter de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) qui sera lancé en 2020.

Les lois de la naissance des étoiles remises en question

Une équipe internationale menée par des chercheurs du CNRS, de l’université Grenoble Alpes et du Département d'Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu vient bouleverser l’idée que l’on se faisait de la formation des étoiles. La précision des observations offertes par le Grand réseau d'antennes millimétrique/submillimétrique de l'Atacama (ALMA - Atacama Large Millimeter Array) a permis de mesurer la quantité de cœurs massifs progéniteurs d’étoiles au sein d’une région lointaine très active de notre galaxie, et ainsi de montrer que leur proportion y est plus élevée que celle attendue. Publiés le 30 avril 2018 dans Nature Astronomy, ces résultats pourraient remettre en cause une loi astrophysique sur laquelle reposent de nombreuses connaissances actuelles.

La distribution des différentes masses d'étoiles formées à partir d'un nuage de gaz vient d'être reproduite avec succès par deux chercheurs du Département d'Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu. L'effondrement d'un nuage de gaz de 1000 masses solaires a pu être reconstitué grâce à des simulations numériques faisant varier la densité et l'influence de la turbulence. Les résultats de ces simulations montrent l'émergence d'une masse caractéristique qui correspond bien à celle observée et ceci de façon largement indépendante des conditions initiales et directement liée au comportement du gaz. Cela conduit à une très bonne reproduction des différentes masses d'étoiles observées. Jusqu'ici la distribution de masse des étoiles restait largement inexpliquée. Ces résultats sont publiés dans deux articles de la revue Astronomy & Astrophysics.

 

Détection par ALMA de l'émission polarisée de la proto-étoile B335

Une équipe internationale conduite par le Département d'Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu vient de montrer pour la première fois que le champ magnétique joue un rôle fondamental dans l'effondrement des proto-étoiles. Grâce à des observations obtenues au grand radiotelescope ALMA (Atacama Large Millimeter Array) au Chili, les chercheurs ont mesuré la polarisation des poussières au sein de la proto-étoile B335. Cette polarisation, émission de lumière dans une direction privilégiée, résulte de l'alignement des grains de poussières sous l'influence du champ magnétique. Dans B335, cette influence s'exerce sur une très large région autour de la proto-étoile en effondrement. Ces observations apportent la première preuve que l'influence du champ magnétique est prépondérant dans le processus de formation des étoiles de type solaire, et plus spécifiquement dans la formation des futurs disques protoplanétaires. Ces résultats sont sous presse dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Sélection de la mission spatiale ARIEL de l’ESA

Le comité des programmes de l’Agence Spatiale Européenne vient de sélectionner la mission ARIEL (pour Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) comme la 4e mission de classe intermédiaire du programme « Cosmic Vision » avec un budget de 450 millions d’euros. ARIEL sera lancé de la base de Kourou en Guyane en mai 2028 et sera placé en orbite au point de Lagrange L2, situé à 1.5 million de kilomètres de la Terre. ARIEL est un télescope spatial qui sondera de manière systématique les atmosphères d’un millier de planètes extrasolaires, des géantes gazeuses aux planètes rocheuses, qu’elles soient chaudes ou tempérées autour d’étoiles de différents types. ARIEL mesurera la composition et la structure des atmosphères planétaires, contraindra la nature des cœurs planétaires, détectera la présence de nuages et étudiera les interactions avec l’étoile hôte.

Une percée théorique ouvre la voie à une anticipation des tempêtes solaires

Un seul et unique phénomène pourrait contrôler toutes les éruptions solaires. C’est ce que viennent de mettre en évidence des chercheurs de l’Ecole polytechnique, du CNRS, du CEA-Irfu, et d’Inria  dans un article à la Une de la revue Nature du 8 février 2018. Ils ont pu montrer la présence à la surface du Soleil d’une « cage » renforcée dans laquelle se développe une « corde magnétique», enchevêtrement de lignes de force magnétiques torsadées,  à l’origine des éruptions solaires. C’est la résistance de cette cage aux assauts de la corde qui détermine la puissance et le type de l’éruption à venir. Ces travaux ont permis d’élaborer un modèle capable de prévoir l’énergie maximale qui peut être libérée lors d’une éruption solaire aux conséquences potentiellement dévastatrices pour la Terre.

Deux articles publiés le 5 février dans la revue Nature Astronomy et Astronomy & Astrophysics, reviennent sur les exoplanètes gravitant autour de l’étoile Trappist-1, découvertes en février 2017.

TRAPPIST-1 est une toute petite étoile rouge située à 40 années-lumière de nous et qui possède au moins 7 planètes dont la taille est comprise entre 0,75 et 1,15 rayons terrestres. Ces planètes transitent devant le disque de leur étoile à chacune de leurs révolutions, avec des périodes orbitales qui vont de 1,5 à 19 jours seulement ! Malgré son extrême compacité, ce système possède plusieurs planètes tempérées, ni trop chaudes ni trop froides, potentiellement capable d'avoir des océans de surface. Trappist-1 nous offre des opportunités pour l'instant uniques de caractériser des planètes de taille et température terrestres hors du système solaire.

Les deux articles présentent des résultats observationnels issus de différents instruments exploitant des méthodes différentes pour caractériser l'atmosphère des exoplanètes et la dynamique de ce système planétaire.

 

Ces études ont été réalisées par une équipe internationale impliquant des chercheurs français du Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux), du département d’astrophysique du CEA (Irfu/DAp) et du Laboratoire de météorologie dynamique (CNRS/École polytechnique/Sorbonne université/ENS Paris). Elles sont publiées le 5 février 2018 dans Nature Astronomy et Astronomy & Astrophysics.

Lors du congrès mondial SuperComputing’17 à Denver (États-Unis), qui rassemble plus de 10000 experts du HPC, des chercheurs du CEA, membres d’une équipe internationale, ont reçu le "Prix 2017 des Editeurs HPCWire" pour des résultats remarquables basés sur le calcul de haute performance qui percent le secret des cycles magnétiques des étoiles (HPCWire Editors Choice Awards 2017, Top HPC-enabled Scientific Achievement). HPCWire est le leader mondial sur les nouvelles sources d’information dans le domaine du supercalcul.

 

 

 

 

Sous la coupole du palais de l'Institut de France de l’Académie des sciences, une cérémonie de remise des prix a eu lieu mardi 21 novembre. Trois chercheurs de l'Irfu ont été récompensés pour leur travaux de premier plan, dans le domaine de la cosmologie pour Nathalie Palanque-Delabrouille (DPhP) et David Elbaz (DAp), et sur les propriétés des poussières et du gaz interstellaire dans l’Univers proche pour Suzanne Madden (DAp).

La compréhension de notre Univers soulève des questions fondamentales auxquelles théorie et observations tentent de répondre, et ouvre la porte à de nouveaux champs d’exploration, comme celui récent des ondes gravitationnelles récompensé par le Prix Nobel de physique 2017.
La plus emblématique énigme de la cosmologie moderne est celle de la composante sombre de notre Univers. Seuls 5% de l’Univers sont constitués de matière connue (dite baryonique) et de rayonnement.  95% de l’Univers sont de nature inconnue: la matière noire (25%), détectée par ses effets gravitationnels à toutes les échelles, et l’énergie sombre (70%), qui agit comme une pression négative s’opposant à la contraction gravitationnelle de l’Univers sous l’effet de la matière. 

Plusieurs sondes observationnelles complémentaires permettent d’enquêter de façon approfondie sur ces composantes sombres, d’une part en caractérisant leurs propriétés, et d’autre part en remontant le cours de l’histoire de l’Univers et de la formation des premières structures - des étoiles aux galaxies et amas de galaxies. Le CEA joue un rôle clé en contribuant à ces programmes observationnels ambitieux, ainsi qu’à la réalisation des instruments au sol et spatiaux les permettant. Trois de ses chercheurs sont récompensés pour leur travaux de premier plan; voici leurs portraits.


Migration planétaire: les effets magnétiques changent-ils la donne ?

Une grande partie des exoplanètes connues aujourd’hui sont en orbite très proche autour de leur étoile, permettant des interactions très intenses entre les planètes et l'étoile hôte. Une collaboration internationale, menée par des chercheurs du Département d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu, a montré que ces planètes en orbite proche migrent rapidement, dû à l’effet conjoint des forces de marées et des forces magnétiques. Cette étude apporte des éléments essentiels pour la compréhension de la formation et de l’évolution des systèmes étoile-planètes.  Ces effets de migration devraient être prochainement observables par des missions comme PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) qui vont étudier la zone d'habitabilité des planètes. Ces résultas sont publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters d'octobre 2017.

La sonde Cassini va terminer ce 15 septembre 2017 sa mission de plus de 13 ans autour de Saturne. A son bord, le plus petit instrument, un détecteur de seulement 5 milimètres de long, a été mis au point par le Departement  d'Astrophysique du CEA-Irfu qui en a assuré la réalisation en collaboration avec le CEA/Leti (Laboratoire d'électronique et des techniques de l'information). Ce détecteur, qui est au coeur du spectromètre infrarouge CIRS (Composite InfraRed Spectrometer" ou "Spectromètre Infrarouge Composite"),  a permis de mesurer la température des anneaux de Saturne avec une résolution inégalée et a permis de découvrir également de nombreuses molécules dans l'atmophère de Saturne et de son satellite Titan.

Le secret des cycles magnétiques des étoiles

Grâce à de nouvelles simulations numériques, une équipe scientifique animée par des chercheurs du Département d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu est parvenue à expliquer pourquoi le champ magnétique du Soleil se renverse tous les 11 ans. Les scientifiques ont mis en évidence l’existence d’une rétroaction forte entre le champ magnétique de l’étoile et son profil de rotation interne, dont les modulations temporelles déterminent ultimement la période du cycle. Cette découverte majeure quant à la compréhension de l’origine du champ magnétique des étoiles est publiée le 14 juillet 2017 dans la revue Science.

Voir la vidéo :   Le cycle magnétique du Soleil en réalité virtuelle (CEA Astrophysique)

La mission européenne PLATO définitivement acceptée à l'ESA

La mission spatiale PLATO (Planetary Transits and Oscillations of stars / Transits Planétaires et Oscillations d'étoiles) a été adoptée lors d'une réunion du Comité du programme scientifique de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) qui s'est tenue le 21 juin 2017. PLATO a pour objectif la découverte de planètes rocheuses autour d’étoiles proches, semblables à notre Soleil. Sélectionnée par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) en 2014, la mission était en préparation et son adoption clôt la phase d’étude et donne le feu vert à la phase de réalisation des instruments. Par suite, dans les prochains mois, un appel d’offre va être lancé pour la fourniture de la plate-forme spatiale sur laquelle sera placé le télescope et ses instruments. PLATO sera lancé en 2026, et il sera placé à près de 1,5 million de km de la Terre. Le satellite surveillera des dizaines de milliers d'étoiles brillantes, recherchant des variations de lumière de quelques dix millièmes, et périodiques, signes du passage d’une planète devant le disque de leur étoile.

Une étude simule comment la turbulence du flot dans une dynamo renforce le champ magnétique

Une équipe internationale incluant des chercheurs du Département d'Astrophysique (CEA-Irfu) et du Service de physique de l'état condensé (CEA-Iramis) a réalisé une simulation inédite, basée sur l'expérience de dynamo Von-Kármán-Sodium (VKS) (CEA-CNRS-ENS) [1], pour examiner de plus près comment le vortex de liquide créé par les hélices du dispositif VKS dans du sodium liquide génère un champ magnétique. Les chercheurs ont étudié les effets de la résistivité électrique et de la turbulence des fluides sur la génération et la collimation du champ magnétique généré. La modélisation détaillée montre comment un champ magnétique peut émerger par effet dynamo au sein d'un liquide conducteur turbulent. Ces résultats, publiés le 23 mai 2017 dans la revue Physics of Plasma, permettent d’éclairer les astrophysiciens sur la génération des champs magnétiques au sein des étoiles ou planètes.

Le rôle majeur de la phase gazeuse souligné grâce à des simulation numériques et une approche analytique

Le nuage moléculaire du milieu interstellaire constitue le lieu au sein duquel se forment, de manière non uniforme les proto-amas d’étoiles, régions qui donnent ensuite naissance aux étoiles. Etudier les étapes conduisant à l’effondrement des cœurs denses pré-stellaires est essentiel pour comprendre la formation des étoiles. A l’aide à la fois de simulations numériques réalisées sur des calculateurs massivement parallèles et d’une approche analytique, deux chercheurs du Service d’Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu, Y.-N. Lee et P. Hennebelle, ont montré que certaines propriétés d’un amas d’étoiles sont déterminées avant le début de la formation stellaire, notamment dans la phase gazeuse et que les effets de gravité et de turbulence jouent un rôle majeur. Ces travaux, publiés sous la forme de deux articles dans la revue Astronomy & Astrophysics, permettent de mieux comprendre les paramètres liés à la formation des étoiles comme la fonction de masse initiale ou leur taux  et efficacité de formation.

Mystérieux alignement de l'axe de rotation des étoiles dans deux amas

Les étoiles ne jouent pas aux dés ! C'est l'extraordinaire découverte qu'on fait les chercheurs du Département d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu en parvenant à déterminer l'orientation dans l'espace de l'axe de rotation d'étoiles appartenant à deux amas d'étoiles grâce à l'astérosismologie. Environ 70 % des étoiles observées ont des axes de rotation parfaitement alignés, en contradiction formelle avec les modèles de formation d'étoiles qui prédisent au contraire que ces axes de rotation devraient être distribués totalement aléatoirement. Des simulations numériques ont permis de montrer que, très probablement, ces étoiles avaient réussi à conserver le mouvement de rotation initiale du nuage qui a donné naissance à l'amas. Cette découverte, si elle est confirmée dans d'autres amas, pourrait amener à reconsidérer les processus fondamentaux de la formation des étoiles. Ces travaux font la une de la revue Nature Astronomy du 13 mars 2017.

Voir l'interview : Le mystère de l'alignement de l'axe de rotation des étoiles 

Un cortège exceptionnel d’exoplanètes

Sept planètes de taille terrestre et de température modérée gravitent autour de l’étoile Trappist-1, une petite étoile rouge à 40 années-lumière de la Terre. Mieux : au moins trois d’entre elles sont dans des conditions compatibles avec la présence d’eau liquide en surface. C’est ce qu’a découvert une équipe internationale impliquant des chercheurs du CNRS, du CEA et de l’UPMC au Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux), au Laboratoire de météorologie dynamique (CNRS/UPMC/École polytechnique/ENS) et au Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM (CEA/ CNRS/Université Paris Diderot). Le système planétaire orbitant autour de l'étoile Trappist-1 constitue à ce jour l'un des plus étonnants et des plus riches, notamment en termes de perspectives scientifiques : au-delà de la détermination de l’orbite et de la masse de ces planètes, il sera possible, dans un avenir proche, de mettre en évidence la présence éventuelle d’atmosphères. Cette étude est publiée dans Nature le 23 février 2017.

La couronne et le vent d’étoiles de type solaire dévoilés grâce à des simulations numériques 3D

Au sein d’une équipe franco-canadienne, des chercheurs du Service d’Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu  ont étudié l'évolution au cours du temps du vent stellaire d’étoiles voisines du Soleil.  Basé sur des simulations numériques 3D sur des ordinateurs massivement parallèles du GENCI couplé à des observations, l’étude sur un  échantillon d’étoiles d’âge compris entre 25 millions d’années et 4.5 milliards d’années (l’âge du Soleil) a permis de suivre comment le vent stellaire, son intensité et sa distribution de vitesses évolue au cours du temps. Ces travaux sont notamment basés sur les contraintes imposées par les mesures du champ magnétique de surface des étoiles obtenues par des observations en mode de spectropolarimétrie. Ils conduisent en particulier à établir une loi de distribution de vitesse du vent stellaire en fonction de l’âge de l’étoile. Ces travaux sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal, décembre 2016.

Les variations de la structure et de la rotation des étoiles bouleversent les orbites des planètes

Dans un volume spécial de la revue internationale Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy de novembre 2016 consacré à l’étude des interactions de marées, deux chercheurs de l’Université de Namur et du Service d’Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu viennent de calculer l’évolution des orbites de planètes de différentes masses, proches d’une étoile centrale de petite masse. Leur modèle est le premier à prendre en compte simultanément l’évolution au cours du temps de la structure et de la rotation de l’étoile centrale et son impact sur les interactions de marées entre étoile et planète. Ils démontrent que les orbites de planètes proches peuvent être fortement influencées par les changements de la structure et de la rotation de l’étoile qui peuvent conditionner ainsi la survie ou la disparition de la planète.

 

Instabilités et chocs perturbent l'atmosphère des exoplanètes

En collaboration avec l’observatoire de Bordeaux et l’université de Berne en Suisse, un chercheur du Service d’Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu a mis en évidence l'existence d'instabilités importantes dans les vents supersoniques à la surface  de planètes géantes très proches de leur étoile, qualifiées de "jupiters chauds". En utilisant des simulations hydrodynamiques en 3D idéalisées mais à haute résolution spatiale, l’équipe a montré que le vent équatorial violent des Jupiter chauds est déstabilisé par des instabilités dites de Kelvin-Helmoltz, bien connues en hydrodynamique de laboratoire. Ces instabilités provoquent des oscillations de la trajectoire du vent autour de l’équateur et pourraient être à l’origine de  l’apparition de chocs dans les couches supérieures de l’atmosphère. Ces phénomènes peuvent influer de façon notable l'émission infrarouge de ces planètes. Ces résultats sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Formation des étoiles à partir des filaments de gaz dense dans les nuages moléculaires Aquila et Taurus

 Des observations des nuages moléculaires proches avec l'observatoire spatial Herschel, ont révélé récemment de grands échantillons de futures étoiles détectées sous la forme de noyaux denses. Les propriétés de ces graines compactes et leur connexion avec des filaments interstellaires nous révèlent les premières étapes clés de la formation des étoiles de faible masse. Les derniers résultats auxquels ont collaboré les checheurs du servce d'Astrophysique - Laboratoire AIm du CEA-Irfu viennent d'être publiés dans la revue MNRAS.

 

La ceinture de Gould

Parmi plusieurs complexes de nuages le long de la ceinture de Gould, les régions Aquila (l'Aigle) et Taurus (le Taureau) ont été étudiées. Alors que la formation des étoiles dans Aquila était relativement mal connue jusqu'à récemment, le nuage Taurus avec ses principaux filaments est bien exploré. L'Aquila Rift se trouve au-dessus du plan galactique à la distance d'environ 260 parsecs (environ 850 années-lumière) du Soleil). La région Taurus est plus proche et semble localisée dans la paroi de la bulle locale - une cavité, entourant le System- solaire à environ 450 années-lumière de nous.

Une découverte qui révolutionne les théories de l'évolution des étoiles

Une collaboration internationale, impliquant le Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu, est parvenue à déterminer, à partir des techniques d’astérosismologie, que jusqu'à 65% des étoiles plus massives que le Soleil (entre 1.6 et 2 masses solaires) possèdent un champ magnétique interne très élevé. Jusqu'ici seulement 5 à 10% de ces étoiles étaient soupconnées avoir un champ magnétique pouvant atteindre jusqu'à 10 milions de fois celui de la Terre. Cette découverte inattendue démontre l'importance d'un effet "dynamo" capable de maintenir des champs intenses à l'intérieur des étoiles. Ces résultats, obtenus grâce aux données du satellite Kepler [1], sont publiés dans la revue Nature du 21 janvier 2016.

Des simulations numériques pour comprendre le couplage magnétique d'une planète proche de son étoile hôte.

Les exo-planètes découvertes jusqu’à présent sont en majorité des planètes géantes en orbite très proche de leur étoile hôte conduisant à une  possible connexion magnétique entre les deux objets. Une collaboration internationale incluant A. Strugarek,  A.S. Brun et V. Réville du Service d’Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu a en utilisant des simultations numériques 3-D haute performance quantifié les énergies mises en jeu dans ces interactions magnétiques, et conclu qu’elles conduisent à des effets observables. Ces résultats préparent ainsi au mieux l’analyse des données des futurs instruments au sol tel le spectropolarimètre Spirou et dans l’espace comme le satellite Plato de l’Agence Spatiale Européenne dans lequel le CEA/Service d’Astrophysique est fortement impliqué. Les simulations montrent également  les effets à long terme de migration planétaire liés aux couples magnétiques. Ces résultats, tirant parti des grands calculateurs GENCI, PRACE et canadiens sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal.

Les vieilles étoiles ralentissent moins vite que prévu

Une équipe internationale de chercheurs, incluant le Service d’Astrophysique- Laboratoire AIM au CEA-Irfu, a établi que la mesure des âges stellaires calculés à partir du taux de rotation des étoiles, ou gyrochronologie, doit être revisée pour des étoiles plus âgées que le Soleil. Ces étoiles ralentissent moins vite que prévu au delà d’un certain âge, proche de celui du Soleil. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature du 4 Janvier 2016.

Des simulations numériques pour expliquer les cycles d’activité magnétique des étoiles de type solaire

Le Soleil et les étoiles de type solaire possèdent un cycle d’activité magnétique dont l’origine est encore mal comprise. L’irrégularité du cycle solaire de 11 ans ou le minimum de Maunder observé au 17-18ème siècle en sont les exemples les plus marquants. Une équipe franco-américaine comprenant S. Brun du Service d’Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu a pour la première fois obtenu grâce à des simulations numériques 3-D hautes performances plusieurs caractéristiques très similaires à la dynamo solaire. Ces simulations montrent à la fois une activité magnétique cyclique avec une période multi-annuelle, une  propagation équatoriale de l’activité vers l’équateur formant un diagramme dit papillon similaire à celui du Soleil et une entrée et une sortie d’un grand minimum d’activité comme lors du minimum de Maunder. Les résultats de ces travaux, rendus possibles grâce à la puissance des ordinateurs des grands centres de calculs GENCI, PRACE et US, sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal. Ils permettront de mieux préparer les futures missions d’observations des étoiles de type solaire.

Pourquoi l’atmosphère du Soleil est beaucoup plus chaude que sa surface ?

Comment la température de l’atmosphère du Soleil peut-elle atteindre jusqu’à un million de degrés, alors que celle de la surface de l’étoile est d’environ 6 000°C ? En simulant l’évolution d’une partie de l’intérieur et de l’extérieur du Soleil, des chercheurs du Centre de physique théorique (CNRS/École Polytechnique) et du Service d’Astrophysique-Laboratoire AIM (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) ont identifié les mécanismes apportant l’énergie capable de chauffer l’atmosphère solaire. Selon leur étude, une couche située sous la surface du Soleil, qui se comporte comme une casserole en ébullition, crée un champ magnétique à petite échelle comme réserve d’énergie qui, une fois sorti de l’étoile, chauffe les couches successives de l’atmosphère solaire via  des réseaux de racines et de branches magnétiques [1], telle une mangrove. Ce chauffage de l’atmosphère, nécessaire à la création  du vent solaire qui remplit l’héliosphère, pourrait concerner de nombreuses autres étoiles. Ce résultat parait dans la revue Nature du 11 juin 2015.

Premiers succès pour les prévisions d’éruptions solaires

Des chercheurs du Centre de physique théorique (CNRS/École Polytechnique) et du Service d’Astrophysique-Laboratoire AIM (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) ont identifié un phénomène-clé dans l’émergence des éruptions solaires. A l’aide de données satellite et de modèlisations numériques, les chercheurs ont pu suivre l’évolution du champ magnétique solaire, sur une zone spécifique du Soleil ayant donné lieu à une éruption. Leurs calculs ont mis en évidence la formation d’une « corde magnétique »[1] émergeant de l’atmosphère interne du Soleil et associée à l’apparition d’une tache solaire. Ils montrent que cette structure joue un rôle important dans le déclenchement de l’éruption. En reproduisant par le calcul l’évolution complète vers l’éruption, ces travaux ouvrent la voie à la prévision des tempêtes solaires qui affectent la Terre. Ils font la Une de la revue Nature du 23 octobre 2014.

Formation et evolution des dunes sur le satellite de Saturne

En combinant modélisation climatique et observations de la surface de Titan issues de la sonde Cassini, une équipe du Service d'Astrophysique- Laboratoire AIM (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) et des chercheurs de l'IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris) et du laboratoire MSC (Matière et Systèmes Complexes, CNRS/Université Paris Diderot) a proposé un nouveau mode de formation et de croissance des dunes à la surface du satellite. Ce mode de croissance, également observé dans certains déserts terrestres et sur la planète Mars, serait présent de manière dominante dans les déserts de Titan et permettrait d’expliquer non seulement la forme de ces dunes, leur orientation et leur direction de croissance, mais aussi leur confinement dans la ceinture tropicale du satellite.
Les résultats de cette étude sont publiés dans le journal Geophysical Research Letters.

La compression des nuages par le rayonnement pour faciliter la formation des étoiles

En utilisant les dernières données de l’observatoire spatial Herschel, une équipe internationale coordonnée par le Service d'Astrophysique- Laboratoire AIM Paris Saclay (CEA-Irfu – CNRS - Université Paris Diderot) a mis en évidence l’impact des étoiles massives sur la formation des autres étoiles dans les nuages moléculaires. Les chercheurs ont pu montré que les étoiles les plus massives en évaporant le gaz des nuages par leur rayonnement provoquaient également un effet de compression capable de donner lieu à une nouvelle génération d’étoiles. Ces résultats sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics d'avril 2014

Le fil d'ariane de la formation des étoiles

Le télescope spatial Herschel de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a livré aux astrophysiciens des images inédites de réseaux de filaments interstellaires, au sein desquels se formeraient la majorité des étoiles. En recoupant ces observations avec des modèles théoriques, les chercheurs ont pu caractériser précisément ces filaments, une avancée supplémentaire pour comprendre où et comment naissent des étoiles. Ces travaux d’une équipe internationale coordonnée par le Service d'Astrophysique- Laboratoire AIM Paris Saclay (CEA-Irfu – CNRS - Université Paris Diderot) sont publiés en ligne dans Astronomy and Astrophysics du 13 avril.

La forme inattendue des satellites dans les anneaux (7 décembre 2007)

Les images à haute résolution de la sonde Cassini viennent de révéler une forme étonnante pour deux satellites de Saturne situés au coeur des anneaux de la planète géante. Une équipe internationale dirigée par Sébastien Charnoz et André Brahic du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA/DSM/DAPNIA et laboratoire AIM (CNRS, Université Paris Diderot) a pu en effet montrer que les satellites Pan et Atlas, petits corps d'une trentaine de kilomètres de rayon, étaient ceinturés à l'équateur d'importants « bourrelets » leur donnant la forme de "soucoupes volantes". Grâce à des simulations numériques reproduisant les collisions entre particules à l'intérieur des anneaux, les chercheurs ont acquis la certitude que ces petits corps ont "grossi" dans les anneaux et constituent une preuve indirecte que les anneaux de Saturne résultent sans doute de la désintégration catastrophique d'un gros satellite ou d'une comète. Ces résultats sont publiés dans la revue Science du 7 décembre 2007.

Ecouter l'interview de Sebastien Charnoz : cliquer ICI  

 

Des millions de galaxies de l'Univers jeune cachent un trou noir

L'étude des images de plus de mille galaxies lointaines a permis à une équipe internationale conduite par Emanuele Daddi du Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA de découvrir une nouvelle population de trous noirs massifs. C'est en comparant les images en lumière infrarouge du satellite Spitzer et celles en rayons X du satellite Chandra que les astronomes ont pu montrer que 20% au moins des galaxies situées à des distances comprises entre 9 à 11 milliards d'années-lumière (correspondant à l'Univers jeune ayant seulement le quart de son âge actuel) contenait bien un trou noir mais que celui-ci était fortement masqué par des poussières. Cette nouvelle population de trous noirs géants montre que, dès son plus jeune âge, l'Univers aurait donc déjà formé plusieurs centaines de millions de trous noirs massifs. Ces travaux sont à paraitre dans le numéro du 10 novembre 2007 de la revue Astrophysical Journal.

Comment se détermine la masse d’une étoile ?

Deux équipes européennes dirigées par des astrophysiciens du Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA viennent de contribuer de manière déterminante au grand débat actuel sur l’origine de la masse des étoiles. Quelles conditions sont requises pour former une étoile à partir du gaz ? D'où provient sa masse à sa naissance ? Les petites étoiles se forment-elles comme les grosses ? Les mécanismes exacts de la formation des étoiles sont encore très incertains. Les deux études ont pu apporter un éclairage tout à fait nouveau. Dans un cas, ce sont les mouvements de gaz au sein d'un complexe de nuages denses dans la constellation d'Ophiuchus où se forment actuellement un grand nombre d'étoiles de petite masse, qui ont été étudiés en détail. Dans l’autre, c'est une carte complète qui a permis de faire l'inventaire des embryons d’étoiles géantes et massives, dans un amas de nuages de la constellation du Cygne, contenant une masse de gaz de plus de 4 millions de fois la masse du Soleil. Ces deux études montrent que les processus de formation et de croissance d’une étoile peuvent être quantitativement différents selon l'environnement observé. Pour les étoiles de type solaire, l’inné semble l’emporter sur l’acquis car la distribution en masse des étoiles semble fixée dès le stade pré-stellaire de fragmentation du nuage en condensations denses. Pour les étoiles massives (ayant une masse 10 à 100 fois celle de notre Soleil), les conditions semblent différentes car les observations indiquent que ces étoiles massives se forment très rapidement, probablement à partir d’un processus très dynamique. Ces travaux sont publiés dans la revue Astronomy and Astrophysics de septembre et novembre 2007.

Première image obtenue au Chili par une nouvelle caméra submillimétrique (6 juillet 2007)

La première image astronomique de la caméra de nouvelle génération ArTéMiS a été récemment obtenue sur le télescope APEX situé à Chajnantor au Chili. Cette caméra de bolomètres fonctionne dans le domaine dit du submillimétrique situé entre l’infrarouge et les ondes millimétriques. Cette fenêtre spectrale est celle à travers laquelle les objets froids de l’Univers émettent une grande partie de leur énergie. La caméra qui opère à 200 et 450 µm est basée sur la technologie développée par le Service d'Astrophysique du CEA/DAPNIA et le LETI/LIR du CEA/Grenoble dans le cadre du programme Herschel pour le détecteur PACS.

Signature de l'accord sur la participation officielle de l'ESA (18 juin 2007)

Le 18 juin 2007 a été signé au salon du Bourget à Paris l'accord qui scelle la participation de l’Agence spatiale européenne (ESA) au programme James Webb Space Telescope (JWST) de la NASA. Le JWST est le  successeur du télescope spatial Hubble (Hubble Space Telescope - HST) et sera lancé en 2013 par une fusée Ariane. Avec son miroir de plus de six mètres de diamètre, il sera alors le plus grand télescope jamais mis dans l'espace. Opérant dans l'infrarouge, il sondera l'Univers lointain pour y étudier les premières étoiles et galaxies.
Le télescope est équipé en son plan focal de trois instruments principaux dont MIRI (Mid InfRared Instrument).

Une exceptionnelle explosion d'étoile annoncée par un flash lumineux (14 juin 2007)

Une équipe d'astrophysiciens européens, japonais et chinois, à laquelle ont participé le Service d'Astrophysique (SAp) du CEA/DSM/DAPNIA et le CNRS (INSU) (voir [1]) vient de découvrir une des plus étranges explosions d'étoiles jamais observées Cette explosion est survenue le 9 octobre 2006 dans une galaxie lointaine située à plus de 80 millions d'années-lumière et a été suivie pendant plus de soixante jours par huit télescopes différents en Europe, Chine et Japon. Les observations ont montré que l'astre qui s'est désintégré était une étoile massive, de 15 à 25 fois la masse du Soleil, sans doute constituée uniquement de carbone et d'oxygène. Ce cataclysme rare a été précédé tout juste deux ans auparavant par un bref flash lumineux. Ce signal avant-coureur, observé pour le première fois, offre aux astronomes l'espoir de "prédire" les explosions et d'observer des étoiles juste avant les tous derniers instants de leur existence. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 14 juin 2007 (voir l'animation)

Une caméra refroidie à seulement 0.3 degrés au dessus du zéro absolu

Les premiers essais d'une caméra de toute nouvelle génération baptisée "ArTeMiS-1" viennent  d'être réalisés à l'observatoire du Gornergrat, près de Zermatt en Suisse. Cette caméra opère dans un domaine intermédiaire difficilement accessible, dit "sub-millimétrique", entre l'infrarouge et les ondes millimétriques, à la longueur d'onde de 0,45 millimètres. Elle est constituée pour la première fois d'une mosaïque de bolomètres, des détecteurs mesurant l'énergie du rayonnement.par une élévation de température. Ces détecteurs doivent être isolés et refroidis à très basses températures, de seulement 300 milli-degrés au dessus du zéro absolu. Ces essais satisfaisants constituent la première étape vers des observations astronomiques régulières de la formation des étoiles et de l'évolution des galaxies. La camera est basée sur la technologie développée par le Service d'Astrophysique du CEA/DAPNIA et le LETI/LIR du CEA/Grenoble pour le satellite européen HERSCHEL qui doit être lancé fin 2007.

Un micro-satellite tisse sa toile
Les chercheurs du Service d'Astrophysique (SAp) du 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. Lire la suite...
Un micro-satellite tisse sa toile

Anneau F

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 Dapnia a vu sa proposition baptisée Arena sélectionnée. Le SAp va donc participer comme pionnier aux instruments destinés à être  installés sur le télescope Irait, 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'écrivain Jules Verne avait rêvé d'un voyage au centre de la Terre. Aujourd'hui les astrophysiciens entreprennent un voyage encore plus spectaculaire, une descente vers le coeur du Soleil. Cette idée, longtemps considérée comme irréalisable, est en train de prendre corps grâce à une nouvelle technique « l'héliosismologie », l'écoute des vibrations du Soleil. Basés sur 1290 jours d'observations réalisés entre avril 1996 et octobre 1999 par l'expérience Golf (Global Oscillations at Low Frequencies) à bord du satellite SoHO (Solar and Heliospheric Observatory), les derniers résultats de la recherche de vibrations particulières du Soleil, dites « ondes de gravité1 » viennent d'être publiés par une équipe internationale dirigée par Sylvaine Turck-Chièze, astrophysicienne au Dapnia. Jamais découvertes auparavant, ces ondes se traduisent par de minuscules mouvements de seulement quelques millimètres par seconde, perdus dans le bouillonnement général de la surface du Soleil. Elles sont seules capables de nous renseigner sur la densité, la répartition de masse et la température qui règnent au centre même de la chaudière Soleil, précisément là où se déroulent les réactions nucléaires qui produisent toute l'énergie. Grâce à une stratégie très particulière, l'équipe de chercheurs a réussi à isoler plusieurs « candidats » qu'ils espèrent confirmer définitivement vers 2007, lors de la prochaine période calme du Soleil. Le centre du Soleil a commencé à livrer ses secrets.

 

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