Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Le champ magnétique du Soleil est généré par un effet dynamo, causé par des mouvements de convection et de rotation dans son enveloppe. Il évoluera dans un futur lointain lorsque notre étoile deviendra une géante rouge, une étoile évoluée caractérisée par une enveloppe étendue et une rotation bien plus lente. La question se pose alors : comment évoluera le champ magnétique lorsque notre Soleil se transformera ?

Pour répondre à cette question, une équipe de chercheurs affiliée au Département d’Astrophysique du CEA Paris-Saclay et à l’OSU OREME de l’Université de Montpellier a réalisé plusieurs simulations numériques hautes performances avancées de l’étoile Pollux, une géante rouge qui sert d’exemple à ce que pourrait devenir le Soleil, avec un champ magnétique très faible, inférieur à 1 Gauss, du fait de son enveloppe étendue.

Ces simulations permettent de reproduire la valeur observée et expliquent cette faible valeur en montrant qu’entre 2 et 8 % de l’énergie cinétique (de mouvement) du plasma est convertie en énergie magnétique, en fonction de la taille des cellules de convection à la source de la dynamo. Les petites cellules créent des champs moins intenses et plus complexes, car la corrélation entre les structures magnétiques et convectives diminue à grande échelle. L’étude montre également que le champ magnétique de Pollux inverserait sa polarité sur plusieurs années, à l’image du Soleil, un phénomène encore non observé mais suggéré par les simulations et nécessitant de l’observer sur une période plus longue pour le confirmer.

Par ailleurs, ces travaux enrichissent notre compréhension du magnétisme des étoiles géantes et ouvrent de nouvelles perspectives pour la mission PLATO de l’ESA, qui explorera l’activité magnétique des étoiles et ses impacts sur les exoplanètes.

Cette étude fait l’objet d’une publication dans The Astrophysical Journal.

Bien que nettement plus fréquentes dans l’Univers, les étoiles naines ultra froides demeurent encore très mal comprises en raison de leur faible luminosité. Par conséquent, notre compréhension de leur population planétaire demeure limitée, alors qu'elles représentent une fraction importante des planètes de notre Voie lactée. C'est dans ce contexte que le programme SPECULOOS a été développé, visant à explorer les exoplanètes autour de ce type d'étoiles.

Grâce à ce programme, une équipe internationale de chercheurs, incluant le CEA, vient de découvrir une nouvelle planète : SPECULOOS-3 b. De la taille de la Terre, elle orbite autour de la naine ultra froide SPECULOOS-3, située à 55 années-lumière. Cette découverte constitue le deuxième système planétaire identifié autour de ce type d'étoile, après le célèbre système TRAPPIST-1, également détecté grâce à ce programme d'observation.

Les caractéristiques de SPECULOOS-3 b en font l'une des exoplanètes rocheuses les plus prometteuses pour une caractérisation détaillée par spectroscopie d'émission avec l'instrument MIRI du JWST. Sa sensibilité devrait fournir des contraintes significatives sur la composition atmosphérique, ou sa minéralogie de surface de la planète le cas échant.

Cette découverte a été publiée dans le journal Nature Astronomy

Une équipe internationale, dont fait partie le Département d’Astrophysique du CEA-Saclay, dirigée par l'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), a utilisé l'un des spectrographes les plus avancés au monde pour détecter les plus petits "tremblements stellaires" jamais enregistrés dans une étoile naine orange, ce qui en fait l'étoile la plus petite et la plus froide observée à ce jour avec des oscillations solaires confirmées. Cette étude démontre que l’astérosismologie est une technique puissante pour étudier de telles étoiles, ouvrant de nouvelles perspectives dans notre compréhension de la physique stellaire et, par la même occasion, des exoplanètes.

Cette étude fait l’objet d’une publication dans le journal Astronomy & Astrophysics Letters : “Expanding the frontiers of cool-dwarf asteroseismology with ESPRESSO: Detection of solar-like oscillations in the K5 dwarf ε Indi”.

Le télescope spatial James Webb a réalisé un nouveau portrait de l'atmosphère de l'exoplanète WASP-39b, une "Saturne chaude" située à quelque 700 années-lumière. Après les premières observations en proche infrarouge en 2022, qui ont permis de révéler pour la première fois la présence de dioxyde de soufre (SO₂) dans l'atmosphère d'une exoplanète, elle a été de nouveau observée en 2023, mais cette fois en infrarouge lointain, à l'aide du spectromètre MIRI. Cette nouvelle observation a permis à l'équipe de chercheurs internationale, comprenant le Département d'Astrophysique de Saclay, de confirmer la présence de cette molécule dans l'atmosphère de WASP-39b et de contraindre son abondance. Cette étude récente démontre que la photochimie façonne l'atmosphère de WASP-39b sur une large plage de longueurs d'onde.

Cette étude a été publiée dans la préstigieuse revue Nature

Pour dévoiler ce mystère, plusieurs équipes aux compétences diversifiées du Département d’Astrophysique ont dû se réunir, car l’architecture qui unie l’étoile à sa planète est très complexe. Il fallait fusionner une compréhension fine de la physique stellaire et planétaire, en explorant leurs interactions, et avoir une connaissance approfondie des observations du satellite Kepler (NASA) pour en être capable d’en déchiffrer les données. 

L’étude démontre que la rareté observée semble découler non pas d'un biais observationnel, mais plutôt de causes physiques. Les effets de marée et le magnétisme suffisent à expliquer qualitativement et quantitativement la migration des planètes proches autour des étoiles à rotation rapide. De surcroît, cette migration semble être dépendante du type spectral (qui dépend fondamentalement de la masse) de l’étoile. Bien que ces résultats soient prometteurs, il est néanmoins nécessaire d’élargir la taille de l’échantillon pour mieux contraindre la pénurie et mieux comprendre les mécanismes en jeu. En particulier, cette étude souligne l’importance de considérer le type spectral des étoiles (leurs masses) si l’on veut correctement modéliser les interactions étoile-planète.

Ce travail fait l’objet d’une publication dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Barbara Perri, astrophysicienne au Département d’Astrophysique de l’Irfu et experte en météorologie de l’espace, est lauréat d’un contrat ANR ASTRID (Accompagnement Spécifique des Travaux de Recherches et d’Innovation Défense) pour le projet WindTRUST dont l’objectif est de prédire l’activité solaire afin de s’en protéger.

Le projet WindTRUST repose sur l’amélioration des simulations numériques du milieu entre le Soleil et la Terre, en particulier le lien encore mal compris entre l’atmosphère magnétique du Soleil et son vent rapide de particules énergétiques.

Antoine Strugarek, astrophysicien au Département d’Astrophysique de l’Irfu, est lauréat d’un contrat ERC Consolidator. Le coeur de son projet ExoMagnets est la compréhension du couplage magnétique entre une exoplanète et son étoile et donc du champ magnétique des exoplanètes, ce dernier étant primordial pour l’habitabilité d’une planète.

Le projet ExoMagnets a pour ambition de développer de nouvelles théories et des simulations à haute performance en utilisant les infrastructures de calcul exa-scale à venir afin d'exploiter les observations existantes et futures du magnétisme des exoplanètes lointaines.

Le consortium de laboratoires qui a développé l’instrument MIRI du JWST bénéficie de temps garanti d’observations. Le Département d’Astrophysique du CEA qui fait partie du consortium a défini et coordonne le programme d’observations des exoplanètes. Parmi les objets sélectionnés, quelques naines brunes qui sont d’excellents proxy pour étudier les exoplanètes géantes, notamment celles qui orbitent loin de leur étoile, bien plus loin que les planètes de notre système solaire. En effet les processus physiques et chimiques qui régissent les naines brunes sont très semblables. Les premiers résultats concernant la naine brune froide W1828 viennent d’être publiés dans la revue Nature. En pointant le télescope spatial James Webb (JWST) vers cet objet, une équipe de chercheurs incluant des chercheurs du DAp-AIM, a pu mesurer avec l’instrument MIRI et, pour la première fois, les isotopologues de l'ammoniac dans l'atmosphère d'une naine brune froide, ouvrant la voie vers une meilleure compréhension de la formation des exoplanètes

Ces résultats ont été publiée dans la revue Nature.

Une équipe internationale de scientifiques, dirigée par le Département d’Astrophysique du CEA, a observé pour la première fois en infrarouge moyen l'atmosphère enflée de l'exoplanète WASP-107b grâce au télescope spatial James Webb.

Si de la vapeur d'eau a bien été détectée, celle-ci est accompagnée de dioxyde de soufre (SO₂) et de nuages de silicates (que l'on peut voir comme des nuages de sable) et non de méthane (CH₄) comme les modèles le prédisaient. La détection de dioxyde de soufre peut s'expliquer par des réactions photochimiques en très haute atmosphère due à la forte irradiation par les photons de l'étoile. Et pour cause, la planète est extrêmement proche de son étoile, elle orbite en seulement cinq jours autour d'elle. L'absence de méthane est à ce jour inexpliquée et va nécessiter de repenser les modèles et donc les mécanismes physiques et chimiques à l'œuvre dans cette atmosphère. La détection de nuages de silicates dans une planète de faible masse comme une Neptune est une première !

Ces découvertes montrent donc que si l'environnement de la planète compte, en particulier l'irradiation de son étoile, la prise en compte de la dynamique de l’atmosphère va devenir de plus en plus indispensable pour comprendre les atmosphères exoplanétaires.

Les résultats de l'étude sont publiés dans la revue Nature: Dyrek, A., Min, M., Decin, L. et al.  "SO₂, silicate clouds, but no CH₄ detected in a warm Neptune" (2023).

Pour la 17ème édition du Prix Jeunes Talents France, la Fondation L’Oréal a récompensé 35 brillantes jeunes chercheuses sélectionnées en France parmi 618 candidatures éligibles par un jury d’excellence composé de 32 chercheurs de l’Académie des sciences. Au département d'astrophysique de l'Irfu, Achrène Dyrek a reçu ce prix pour la physique.

Achrène Dyrek est fraichement docteure en astrophysique. Elle a débuté sa thèse en 2020 au Département d’Astrophysique (DAp) du CEA, sous la supervision de Pierre-Olivier Lagage. Durant ces années, elle s’est dédiée à l’étude des atmosphères planétaires vues par le James Webb Space Telescope (JWST – NASA/ESA/CSA), en utilisant l’instrument en infrarouge moyen MIRI (Mid-InfraRed Instrument), développé au DAp.

À l'aide du télescope spatial James Webb, un groupe d'astronomes dirigé par le MPIA (Max Planck Institute for Astronomy), en collaboration avec une équipe du Département d'Astrophysique du CEA Paris-Saclay, a recherché une atmosphère sur l'exoplanète rocheuse TRAPPIST-1 c. Bien que la planète soit presque identique à Vénus en terme de taille et de température, son atmosphère s'est révélé très différente. En analysant la chaleur émise par la planète, ils ont conclu qu'elle pourrait n'avoir qu'une atmosphère ténue contenant un minimum de dioxyde de carbone. Toutefois, cette mesure est également compatible avec une planète rocheuse stérile dépourvue d'une atmosphère significative. Ces travaux nous permettent de mieux comprendre comment les atmosphères des planètes rocheuses en orbite autour d'étoiles de faible masse peuvent résister aux vents stellaires puissants et au rayonnement UV intense.

Les résultats sont présentés dans la revue Nature

Découverte en 2009, l'exoplanète GJ1214b orbite autour d'une petite étoile située à seulement 40 années-lumière de nous. Avec une masse environ six fois supérieure à celle de la Terre et une atmosphère constituée d’hydrogène et d’hélium, elle est considérée comme un "mini-Neptune".

Une équipe de la NASA, en collaboration avec des chercheurs du CEA Paris-Saclay, ont pointé le JWST vers la planète en utilisant l'instrument MIRI, réalisé par le CEA Paris-Saclay, durant une quarantaine d’heures. Cette observation inédite a permis d'obtenir pour la première fois la courbe de phase d’une exoplanète avec MIRI, c'est-à-dire le suivi complet de la rotation de la planète autour de son étoile.

Suivre ainsi l'évolution de l'émission du système exoplanète-étoile, a permis à l'équipe de chercheurs de déterminer la température de la planète avec une très bonne précision, à 9° près : 280°C côté jour et 164°C côté nuit. En comparant les observations aux modèles d’atmosphères, les chercheurs en déduisent que 1. Le faible écart de température entre les deux faces en dépit du fait que la planète soit en rotation synchrone signifie qu’il y un bon échange d’énergie entre les faces dû à une atmosphère dense. 2. La relative faible température côté jour au regard de la proximité de la planète à son étoile indique qu’une grande partie du rayonnement stellaire est réfléchie par une couche d’aérosols en haute atmosphère de l’exoplanète. Le type d’aérosol avec une telle propriété n’a pas encore pu être déterminé. 3. L’atmosphère contient beaucoup d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium, probablement de l’eau en abondance.

Les résultats sont publiées dans la prestigieuse revue Nature.

L’European Research Council (Conseil européen de la recherche) vient d’annoncer les noms des lauréats de la bourse « Advanced Grant ». Cette édition 2023 récompense notamment deux chercheurs de la recherche fondamentale du CEA pour leurs travaux dans les domaines de l’astrophysique et en neuroscience. Anaëlle Maury est porteuse du projet PEBBLES. Ce projet consiste à développer une méthodologie novatrice pour caractériser les propriétés de la poussière autour de très jeunes étoiles en train de former leurs disques proto-planétaires. La poussière est l’un des éléments clefs dans les processus physiques régulant la formation des étoiles et de leurs cortèges planétaires, mais de récentes observations bouleversent les modèles utilisés jusqu’à présent pour décrire son évolution depuis les grains submicroniques aux graines de planètes. Observer et modéliser les propriétés des grains de poussières lors des phases les plus précoces de formation des disques promet ainsi de grandes découvertes sur les conditions menant à la formation de systèmes solaires tels que le nôtre. Grâce à PEBBLES, les équipes utiliseront de nouveaux modèles de poussières mieux adaptés à des milieux astrophysiques plus denses et les utiliseront en comparaison aux observations des missions spatiales et observatoires au sol depuis l’infrarouge jusqu’au millimétrique.

Une équipe internationale de chercheurs a utilisé le télescope spatial James Webb de la NASA pour mesurer la température de l'exoplanète rocheuse TRAPPIST-1 b. Il s'agit de la première détection au monde de l’émission thermique d’une exoplanète rocheuse aussi petite et aussi "froide" que les planètes rocheuses de notre propre système solaire. TRAPPIST-1 b reçoit environ deux fois plus de quantité d'énergie que Venus reçoit du Soleil et en reçoit quatre fois plus que la Terre. Le résultat indique que le côté jour de la planète a une température d'environ 227 °C (500 kelvins) et suggère qu'elle n'a pas d'atmosphère significative. L’étude est co-signée par trois chercheurs du DAp et viennent d’être publiés dans la revue Nature ce lundi 27 mars.

Les magnétars sont des étoiles à neutrons connues pour leur grande variété d’émissions électromagnétiques provenant de la dissipation de leurs champs magnétiques extrêmes, lesquels sont les plus forts connus dans l’Univers et peuvent atteindre 10¹⁵ Gauss, soit 10 milliards de fois celui de l’aimant le plus fort créé par l’être humain.
Comment ces champs magnétiques ont-ils pu se former ? C’est là une des questions ouvertes à laquelle une équipe franco-allemande menée par l’équipe supernovae du Département d’Astrophysique (DAp) du CEA Paris-Saclay, a récemment essayé de répondre en proposant une modélisation numérique d’un nouveau scénario de formation des magnétars dans une étude publiée dans le journal scientifique « Astronomy and Astrophysics ».
Ce scénario soutient que la matière retombant sur l’étoile à neutrons quelques secondes après sa formation peut déclencher un effet dynamo dit de Tayler-Spruit qui amplifierait son champ magnétique, et ce indépendamment de sa vitesse de rotation initiale. La modélisation de ce scénario retrouve l’intensité mesurée des champs magnétiques des magnétars. Cette étude constitue donc un pas de plus vers la compréhension de ces objets atypiques.

Une équipe du Département d'Astrophysique, en collaboration avec la compagnie privée Iris.AI, a montré pour la première fois que l'on pouvait trouver dans des études de biologie des informations pertinentes pour mieux comprendre le milieu interstellaire. Ces résultats paraîtront bientôt dans le Journal of Interdisciplinary Methodologies and Issues in Science.

Le Soleil est une étoile magnétique, dont l’activité intense a un impact direct sur notre société moderne et technologique. Actuellement modulée par un cycle de 11 ans, en a-t-il toujours été ainsi, et cet état cyclique du magnétisme solaire perdurera-t-il au cours de son évolution?

Il se trouve que le freinage des étoiles s'arrêterait au lieu de continuer à ralentir comme on s'y attendrait. Qu’est ce qui change dans une étoile pour expliquer l’arrêt de cette décélération ?

Afin de répondre à cette question clé concernant notre étoile, une équipe internationale, dont des chercheurs du DAp-AIM, a mené à bien trois études, basées sur des observations et des simulations numériques HPC magnéto-hydrodynamiques multidimensionnelles sur les supercalculateurs GENCI du TGCC et de l’Idris, sur l’origine du magnétisme et de la rotation du Soleil et des étoiles de type solaire (via le mécanisme physique dit de dynamo fluide) dans une approche « Soleil au cours du temps ». Ces études, après plus de 5 années de développement de codes et des millions d’heures de calculs, ont mis en évidence le rôle essentiel d’un paramètre, appelé le nombre de Rossby, pour caractériser non seulement les propriétés de rotation interne des étoiles mais surtout la nature de leur magnétisme sur les temps séculaires.

Le Conseil Européen de la Recherche (ERC) vient de décerner une prestigieuse bourse Synergie à l’astrophysicien Stéphane Mathis du CEA/Irfu. Avec Conny Aerts (KU Leuven, Belgique, qui coordonne le projet), Michel Rieutord (Université de Toulouse), et Aaron Dotter (Dartmouth College, USA), ils reçoivent près de 10 millions d’euros pour 6 ans, pour leur projet 4D-STAR qui développera des modèles numériques tridimensionnels innovants d’étoiles magnétiques en rotation le long de leur évolution.

Les bourses synergie de l’ERC récompensent des projets ambitieux ayant pour objectif de résoudre les problèmes de recherche les plus ardus au monde impliquant plusieurs disciplines scientifiques. Dans le cas du projet 4D-STAR, il s’agit de l’astronomie, de la physique théorique, de la mécanique des fluides, des mathématiques appliquées et du développement de codes numériques scientifiques à haute performance.

Pour la 16ème édition du Prix Jeunes Talents France, la Fondation L’Oréal a récompensé 35 brillantes jeunes chercheuses sélectionnées en France parmi 660 candidatures éligibles par un jury d’excellence composé de 28 chercheurs de l’Académie des sciences. Au département d'astrophysique de l'Irfu, Elsa Ducrot a reçu ce prix pour la physique. 

En septembre 2017 Elsa a démarré une thèse à l’Université de Liège sur la recherche de planètes potentiellement habitables en orbite autour d’étoiles ultra-froides. Elsa nous explique; "Ces étoiles sont actuellement les hôtes les plus favorables pour l’étude de planètes rocheuses situées dans la zone habitable de leur étoile et en transit (qui passent devant leur étoile du point de vue de l’observateur) avec des télescopes spatiaux tel que le James Webb Space Telescope. Le système exoplanètaire TRAPPIST-1 (découvert par l’université de Liège l’année de mon début de thèse !), composé de 7 planètes rocheuses, est une cible de choix."

Au cours de sa thèse, Elsa a analysé de milliers d’heures d’observation du système TRAPPIST-1 depuis le sol et depuis l’espace, qui ont permis de déduire avec précision les rayons et masses des 7 planètes. Elle a pu aussi participer à la découverte de plusieurs nouvelles planètes autour d’étoiles ultra-froides.

La mission spatiale LISA (Laser Interferometer Space Antenna), menée conjointement par l’Esa et la Nasa, permettra d’observer les ondes gravitationnelles depuis l’espace. Après son lancement prévu aux alentours de 2035, LISA observera dans le domaine des basses fréquences du spectre gravitationnel encore non exploré et capturera ainsi le signal gravitationnel en provenance de sources qui, à l’heure actuelle, ne sont pas résolues dans la gamme des hautes fréquences des détecteurs au sol tels que Virgo, LIGO, KAGRA, ou encore GEO600. LISA tire ainsi partie de la longueur de sa base de 2.5 millions de kilomètres à comparer par exemple à la base de 4 kilomètres de Virgo. Parmi ces nouvelles sources d’ondes gravitationnelles, les plus représentées seront les binaires galactiques, dont le nombre de détections devrait s’élever à plusieurs dizaines de milliers. Les binaires galactiques sont des systèmes doubles composés d’étoiles à neutrons ou de naines blanches dans différentes combinaisons. Dans la gamme des basses fréquences observées par LISA, les binaires galactiques seront détectées pendant la phase spiralante, soit plusieurs milliers d’années avant la fusion qui sera captée par les détecteurs au sol. Cette phase spiralante permet de caractériser les signatures des effets de la structure et de la dynamique internes des composantes des binaires galactiques sur la forme des ondes gravitationnelles peuvent potentiellement être détectables sur la durée nominale de la mission. LISA permettra donc de comprendre l’état de la matière au sein des objets compacts composant les systèmes binaires galactiques, leur déformabilité ou encore leur magnétisme, au travers de l’évolution séculaire de ces systèmes. Dans une étude tout juste publiée dans la revue Physical Review D (DOI : https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.124042), une équipe constituée des membres du SYRTE à l’Observatoire de Paris et du LDE3 du DAp/Irfu au CEA, a démontré que l’effet du magnétisme au sein d’un système binaire galactique pourrait être mesuré par LISA.

Dans le cadre des activités de soutien à la science de Solar Orbiter et en conjonction avec la bourse ERC Synergy WholeSun, des chercheurs du CEA Paris-Saclay, ainsi qu'une collaboration internationale, ont développé des simulations numériques avancées pour étudier la formation de structures à la base du vent solaire. Ces simulations permettent d´étudier l'interaction de la convection à la surface solaire avec le champ magnétique. Elles révèlent ainsi l’apparation de structures magnétiques torsadées qui peuvent participer à la création de switchbacks.

Comprendre le processus de formation d'étoiles est une question ouverte majeure de l'astrophysique contemporaine. C'est en effet le processus qui contrôle l'évolution des galaxies depuis leur naissance, transformant progressivement leur gaz interstellaire en étoiles et l'enrichissant en éléments lourds et grains de poussière. C'est aussi la formation d'étoiles qui est à l'origine de la formation des systèmes planétaires et de l'apparition de la vie. Ce processus est cependant complexe et encore très mal compris. Il implique en effet la compréhension d'une série d'instabilités hydrodynamiques amenant à l'effondrement d'un nuage moléculaire, dans lequel la gravité, le champ magnétique et la chimie jouent un rôle central. De plus, la rétroaction, c'est à dire le rayonnement ionisant et le vent des étoiles massives nouvellement formées, a pour effet de détruire le reste du nuage moléculaire et d'ainsi inhiber la formation d'étoiles au bout de quelques millions d'années. Cette rétroaction est un élément clef, mais il est encore mal compris.

Les archives d’observations de 25 Jupiters chaudes par le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA ont été analysées par une équipe internationale d'astronomes de University College London, du CEA et du CNRS. Cette nouvelle analyse d'un jeu de données capturées au cours de ces 10 dernières années et cumulant plus de 600 heures d’observations par Hubble ainsi que 400 heures par Spitzer, a permis de répondre à cinq questions importantes à notre compréhension des atmosphères d’exoplanètes. L'équipe a notamment constaté que la présence d'oxydes et d'hydrures métalliques dans les atmosphères d'exoplanètes les plus chaudes était clairement corrélée au fait que ces atmosphères étaient thermiquement inversées.

La mission Solar Orbiter, lancée le 10 février 2020 depuis Cap Canaveral a déjà parcouru plus de 2 milliards de kilomètres. Depuis son passage à seulement 470 km de la Terre en novembre 2021, la mission scientifique a officiellement commencé. Le 26 mars 2022, Solar Orbiter est passé à 0.32 unité astronomique de notre étoile (environ 1/3 de la distance Terre-Soleil) pour son quatrième périhélie (point de son orbite où SolarOrbiter se trouve au plus près du Soleil) à la vitesse de 198 000 km/h. À cette occasion,  les 10 instruments à bord seront allumés conjointement et pointeront vers notre étoile. Comme le cycle 25 d’activité magnétique du Soleil est en pleine montée d’intensité, il est hautement probable que de nombreux événements éruptifs seront observés avec le télescope STIX (Spectrometer Telescope for Imaging X-rays) dont les détecteurs, les Caliste-SO, ont été conçus, réalisés et qualifiés au CEA. 

A l'occasion de ce 4e périhélie, ce fait marquant livre une des premières images en X de STIX ainsi que les nouvelles simulations du modèle Solaire d'une équipe du DAp, qui ont donné lieu à des articles récents (voir en fin de page).

La mission PLATO de l'ESA a reçu le feu vert pour poursuivre son développement après la revue critique conclue avec succès le 11 janvier 2022.

PLATO, ou PLANetary Transits and Oscillations of stars, est la troisième mission de classe moyenne du programme Cosmic Vision de l'ESA. Son objectif est de trouver et d'étudier un grand nombre de systèmes planétaires, en mettant l'accent sur les propriétés des planètes semblables à la Terre dans la zone habitable autour des étoiles de type solaire. PLATO a également été conçu pour étudier l'activité sismique dans les étoiles, ce qui permettra la mesure précise des paramètres des étoiles hôtes des planètes, y compris leur âge.

La revue a vérifié la maturité de l'ensemble du segment spatial (le module de service et le module de charge utile), confirmant la solidité des interfaces satellite-charge utile, le calendrier de développement de la charge utile. Un accent particulier a été mis sur la production en série des 26 caméras, et la robustesse du calendrier de développement des deux modules. PLATO utilisera les 26 caméras pour découvrir et caractériser les exoplanètes qui orbitent autour d'étoiles similaires à notre Soleil.

Les planètes errantes sont des objets cosmiques insolites dont la masse est comparable à celle des plus grandes planètes de notre système solaire, mais qui ne sont pas en orbite autour d'une étoile et se déplacent librement à leur guise. Jusqu'à présent, on en connaissait peu, mais une équipe d'astronomes, utilisant les données de plusieurs télescopes à travers le monde, vient de découvrir au moins 70 nouvelles planètes errantes dans notre galaxie à seulement quelques centaines d’années-lumières dans la région du Scorpion. Il s'agit du plus grand groupe de planètes errantes jamais découvert, une étape importante vers la compréhension des origines et des caractéristiques de ces mystérieux nomades galactiques.

La Voie Lactée est une galaxie spirale. Si nous pouvions voyager hors de la Voie Lactée nous observerions probablement un disque avec des bras spiraux entourant le coeur central de la galaxie. Mais sans cette vue "'à vol d'oiseau", la forme exacte des bras spiraux de la Voie Lactée reste méconnue puisque nous ne pouvons l'observer que de l'intérieur.

Depuis des décennies les astronomes utilisent diverses méthodes pour déduire la structure de la Voie Lactée et les observations laissent croire que nous résidons dans une galaxie spirale "grand design" (de grand style) ayant des bras spiraux long, fins et bien définis, comme pour Messier 81. 

L'étude récente d'une équipe incluant un chercheur du Département d'Astrophysique tend à démontrer qu'une section de l'un des bras spiraux emblématiques de la Voie Lactée, le bras de Persée, un bras spiral voisin du Soleil, n'est pas aussi régulier qu'on le croyait. Cette étude, basée sur le croisement de plusieurs bases de données déduites d'observations, permet de mesurer  précisemment la distance de la matière interstellaire et ainsi de positionner les objets en trois dimensions. Elle révèle une structure éclatée et perturbée, indiquant que jusqu'à présent l'identification du bras de Persée déduite des observations pourrait avoir été  le résultat d'un effet de projection, une illusion prédite par W. Burton en 1971.
 

Dans le monde des planètes extrasolaires, « GJ 367 b » est un poids plume. Avec la moitié de la masse de la Terre, la planète récemment découverte est l'une des plus légères parmi les près de 5000 exoplanètes connues aujourd'hui. Il faut environ huit heures à la planète extrasolaire pour orbiter autour de son étoile hôte. Avec un diamètre d'un peu plus de 9 000 kilomètres, GJ 367 b est légèrement plus grande que Mars mais plus petite que la Terre. Ce système planétaire n’est situé qu’à un peu moins de 31 années-lumière de notre planète et il est donc idéal pour une étude plus approfondie de ses propriétés. Sa découverte démontre qu'il est possible de déterminer avec précision les caractéristiques des exoplanètes les plus petites et les moins massives. De telles études fournissent des nouveaux indices pour mieux comprendre comment les planètes se forment et évoluent.

Un groupe international de 78 chercheurs de 49 institutions incluant le Département d’Astrophysique (DAp) du CEA/Irfu a publié ces études dans la revue scientifique Science à partir des observations initiales du satellite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA/MIT.

« Avec une période orbitale de seulement un tiers d'un jour terrestre, l’année sur GJ 367 b est donc bien inférieure au jour sur Terre, alors que l’étoile ne tourne sur elle-même qu’en 48 jours ce qui fait de l’ordre de 1,7 fois plus lent que notre Soleil » dit Rafael A. García chercheur du CEA qui fait partie de l’équipe.

Le DAp a concentré ses efforts sur la caractérisation de l'étoile hôte avec les données de TESS et de WASP. Ces dernières données nous ont permis de déterminer avec une grande précision la vitesse de rotation de l’étoile (48 jours).  

Les planètes qui sont fortement irradiées par leurs étoiles hôtes développent des atmosphères étendues qui peuvent être sondées pendant les transits. Ces atmosphères subissent la photoévaporation qui peut entraîner des modifications significatives de la masse et de la composition des planètes si elle se poursuit pendant plusieurs giga-années. Ces planètes sont donc précieuses pour comprendre l'évolution planétaire. L’étude de la photoévaporation des exoplanètes pourrait nous renseigner sur l’évolution des atmosphères des planètes de notre système Solaire dont les premières atmosphères auraient été façonnées par ce phénomène. Les exoplanètes nous permettent donc d'étudier ce processus au moment où il se produit. Une collaboration internationale s’est intéressée au système HAT-P-32 (composé de l’étoile du même nom et d’une exoplanète nommée HAT-P-32b) en étudiant deux raies d’absorption : l’hydrogène et l’hélium. Cela leur a permis d’identifier des différences remarquables au cours du transit à la surprise des scientifiques qui pensaient que les Jupiters chauds étaient plutôt stables à la photoévaporation. Bien que cette affirmation reste généralement vraie, HAT-P-32b fait exception à cette règle et montre que notre compréhension de l'évolution planétaire reste incomplète !

Une équipe internationale conduite par plusieurs chercheurs du LFEMI/DAp/CEA vient de publier une étude éclairant les mécanismes de formation des grains interstellaires dans les galaxies. C'est l'un des résultats phares de la collaboration européenne DustPedia, regroupant une trentaine de personnes dans six laboratoires : le DAp du CEA-Saclay, l'IAS à Orsay, l'Université de Gand, l'Université de Cardiff, l'Observatoire de Florence et l'Observatoire d'Athènes.

Une équipe internationale incluant des chercheurs du département d'Astrophysique (DAp) du CEA/Irfu, travaillant en particulier au laboratoire Dynamique des Etoiles, des (Exo)planètes et de leur Environnement (LDE3) a pu démontrer que les étoiles tournent plus vite que prévu en vieillissant. En utilisant des techniques d'astérosismologie (l’étude des étoiles grâce à la caractérisation de leurs modes d’oscillation par des méthodes sismiques), les chercheurs ont pu analyser pour la première fois un échantillon complet de 91 étoiles couvant des âges de 1 à 13 milliards d’années. Ces données confirment bien que les étoiles les plus âgées freinent moins efficacement leur rotation. Cette découverte apporte un nouvel éclairage sur l’évolution de la rotation des étoiles et devrait permettre de calculer plus exactement l’âge des étoiles. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Astronomy du 22 avril 2021.

Le prix MERAC 2021 du meilleur début de carrière en astrophysique théorique vient d'être décerné au Dr Antoine Strugarek (CEA Saclay, France) pour ses contributions révolutionnaires en astrophysique stellaire, en particulier pour ses travaux sur la théorie de la dynamo, les prédictions des éruptions solaires et pour des recherches pionnières sur les interactions étoile-exoplanète. Ce prix de la fondation MERAC (Mobilisation pour la Recherche Européenne en Astrophysiqe et Cosmologie) est décerné chaque année par la Société Européenne d'Astronomie (ESA).

L’ESA a adopté Ariel (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey), 4ème mission spatiale de classe intermédiaire de son programme Cosmic Vision. Le lancement est prévu en 2029 par une fusée Ariane 6 depuis le Centre Spatial Guyanais à Kourou. L’équipe française, composée du CNES, du CEA et du CNRS, a pris en charge la conception, la réalisation et la livraison du spectromètre AIRS. Pierre Olivier Lagage, astrophysicien à l'Irfu, est l’un des 2 co-PI pour le consortium ARIEL ; l’autre co-PI est Jean-Philippe Beaulieu de l’IAP.

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)

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.

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

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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 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 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.

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 

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.

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.

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.

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.

 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 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.

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.

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.

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 17-18^ème 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.

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.

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.

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.

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 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.

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  

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.

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.

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.

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 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 (voir l'animation). 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.

- Visionnez la vidéo-animation (sur Youtube)

- Ecoutez l'Interview de J.M. Bonnet-Bidaud avec Ciel & Espace Radio

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.

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.