Le modèle standard de la cosmologie, fondement de notre compréhension de l'Univers depuis le Big Bang, est-il en danger ? Les récentes observations du télescope spatial James Webb (JWST), menées par une équipe internationale incluant le Département d’Astrophysique du CEA-IRFU, révèlent des galaxies massives dans l'Univers jeune, suscitant un vif débat au sein de la communauté scientifique. Alors que certains chercheurs y voient une remise en question de ce modèle, d'autres avancent que ces masses galactiques pourraient avoir été surestimées, suggérant que des mesures plus précises pourraient résoudre l'énigme sans invalider le modèle standard. Grâce au programme FRESCO, des données spectroscopiques plus précises que les précédentes semblent réconcilier ces galaxies précoces avec les prévisions théoriques. Toutefois, trois cas extrêmes continuent de défier notre compréhension de la formation galactique.
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.
La compréhension des diverses populations stellaires constituant les galaxies est cruciale pour étudier la formation de ces dernières à travers le temps cosmique. Néanmoins, des irréductibles étoiles résistent encore et toujours aux modélisateurs ! Leur nature complexe et leur courte durée de vie rendent les étoiles de la branche asymptotique des géantes thermiquement pulsantes (TP-AGB) difficiles à modéliser, un sujet de débat depuis des décennies. Le télescope spatial James Webb permet enfin de lever le voile sur leur contribution au spectre des galaxies lointaines. Ces découvertes ont des répercussions sur la détermination de l'âge et de la masse stellaire des galaxies, ainsi que sur la production de poussière cosmique et l'enrichissement chimique.
Cette découverte vient d'être publiée dans la prestigieuse revue Nature.
Le Consortium Euclid a décerné le prix Euclid STAR 2024, catégorie Scientifique Senior, à Jean-Charles Cuillandre, chercheur au Département d'Astrophysique (DAp) de l'IRFU du CEA Paris-Saclay, pour son pipeline spécifique qui a permis de générer les magnifiques images publiques « Early Release Observations » (ERO) d'Euclid, vues par des milliards de personnes, et amorcer le début de l'exploitation scientifique des données.
Une équipe internationale de chercheurs, dont fait partie le CEA, a utilisé le télescope spatial James Webb de la NASA pour cartographier la météo de la géante gazeuse chaude WASP-43 b.
Des mesures en infrarouge moyen obtenues avec l’instrument MIRI, combinées à des modèles climatiques 3D et à d’autres observations suggèrent la présence de nuages épais et denses du côté nuit, un ciel dégagé du côté jour, et des vents équatoriaux atteignant jusqu'à 8 000 km/h, mixant les gaz atmosphériques autour de la planète.
Cette étude démontre les avancées de la science des exoplanètes grâce aux capacités uniques du JWST à mesurer les variations de température et à détecter les gaz atmosphériques à des centaines d’année-lumière de nous.
Cette étude fait l’objet d’une publication dans la prestigieuse revue Nature Astronomy.
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.
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.
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 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.
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.
