Actualités 2023

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.

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 la revue Nature: Dyrek, A., Min, M., Decin, L. et al.  "SO₂, silicate clouds, but no CH₄ detected in a warm Neptune". Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06849-0

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.

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.

Pour révéler l’influence des composantes sombres de l'Univers, Euclid va, au cours des six prochaines années observer les formes, les distances et les mouvements de milliards de galaxies. Cette cartographie s’étendra sur des époques remontant aux 10 derniers milliards d’années de l’histoire cosmique afin de mieux comprendre où, quand et comment agissent l'énergie et la matière sombres, deux composantes clefs de l'univers encore mystérieuses.

En prélude à la mission, il a été décidé d’illustrer les capacités scientifiques et instrumentales du satellite à travers une série d’images de l’Univers proche. Jean-Charles Cuillandre, astronome au département d’astrophysique du CEA-Irfu a mené cette campagne « ERO » (Early Release Observations) de plusieurs mois, avec un groupe de scientifiques de la collaboration Euclid et de l’ESA, depuis le choix des cinq sources astrophysiques jusqu’au traitement des images, des données brutes aux images analysées et combinant les réponses des instruments VIS (lumière visible) et NISP (en infrarouge proche).

Le satellite Euclid, lancé de Cap Canaveral le 1er juillet,  voyage pour atteindre son orbite au deuxième point de Lagrange qu’il devrait atteindre début août. Ce temps de transit a été mis à profit pour mettre Euclid en service, en vérifiant les services du satellite tels que les communications, l'alimentation et le pointage, puis les deux instruments VIS et NISP, ainsi que le réglage de la mise au point du télescope. Les équipes chargées des instruments viennent de publier les premières images "brutes" (sans traitement) pour marquer la réussite de la mise en service des instruments.

Marc Sauvage (astrophysicien au DAp/Irfu et un des deux représentants francais au conseil du consortium d'Euclid) :"Ces images correspondent parfaitement à ce que nous avions simulé, mais dans une simulation on sait que tout ce qu’on voit à été mis là exprès, donc d’une certaine façon c’est sans surprise. Là, tout ce qu’on voit est réel, rien de ce qu’on voit n’était connu à ce niveau de détail, ça nous donne envie de regarder dans tous les coins, d’agrandir tout pour voir le plus de détails possibles. Et comme il y a énormément de détails rien que sur ces deux images, ça en devient vertigineux!"

Michel Berthé (chef de projet Euclid au DAp/Irfu): « Je suis réellement émerveillé par la beauté de ces images et la quantité d’information que l’on peut y trouver. Nous ne sommes qu’au tout début de l’analyse de ces premiers résultats mais ceux-ci sont déjà très prometteurs.

Toutes les équipes du CEA qui ont travaillé depuis plus de 10 ans à le conception, la réalisation et aux essais des éléments que nous avons fournis pour les 2 instruments VIS et NISP sont particulièrement fières ce ces premiers résultats qui démontrent le fonctionnement nominal de nos fournitures ainsi que de l’ensemble du satellite »

Samedi 1er juillet 2023, le satellite Euclid a été lancé par une Falcon 9 de SpaceX depuis la base spatiale de Cap Canaveral en Floride. Euclid est maintenant en route pour le second point de Lagrange à 1,5 million de kilomètres de la Terre où il observera pendant 6 ans des milliers de galaxies.

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Une équipe internationale pilotée par des chercheurs français, dont ceux du DAp, publie le 28 novembre 2023 dans l’Astrophysical Journal une compilation de 340 pulsars vus en rayons gamma (30 MeV – 30 GeV) avec le télescope spatial LAT sur le satellite Fermi de la NASA.

Avant la mise sur orbite de Fermi en 2008, seulement 11 pulsars étaient connus en rayons gamma. Ce nouveau catalogue réunit la totalité des caractéristiques de tous les pulsars gamma connus. Il contient une richesse d’information sur les mécanismes, mal connus aujourd’hui, de comment se génèrent les faisceaux des pulsars. Cette mine d’informations centralisées favorise l’exploration de nouvelles pistes pour les théoriciens qui essaient de comprendre ces phénomènes.

Astrophysical Journal Supplement 2023, Smith et al, The Third Fermi Large Area Telescope Catalog of Gamma-ray Pulsars

Le télescope Fermi-LAT poursuit son relevé systématique en rayons γ

Le satellite Fermi de la NASA a été lancé en juin 2008, et le télescope Fermi-LAT effectue un relevé systématique en rayons γ d’énergies proches du GeV couvrant la majorité du ciel toutes les 3 heures (et tout le ciel en au plus une semaine) depuis août 2008.

Le 9 Octobre 2022 à 13h16 et 59.99 secondes, une bouffée de lumière gamma, appelée sursaut gamma (GRB) a ébloui la quasi-totalité des détecteurs de rayons X et gamma disponibles à ce moment-là. Depuis leur découverte, ces événements font l’objet d’un suivi continu grâce à des observations multi-longueurs d’onde par des télescopes dans l’espace et au sol. Ce sursaut baptisé GRB221009A a secoué la communauté mondiale des astrophysiciens qui mènent depuis leur analyse pour comprendre les phénomènes physiques qui ont déclenché cette bouffée d’énergie la plus intense de notre histoire. 

Le CEA a livré au CNES la version de vol du logiciel de l’instrument ECLAIRs pour le satellite SVOM. Cela conclut une phase de développement instrumental important conduit par le CEA pendant 6 ans pour produire l’un des logiciels les plus complexes jamais embarqués sur un instrument scientifique spatial français. Cette version du logiciel équipera le calculateur de bord d’ECLAIRs lors de son départ vers la Chine en début d’année 2023. Il servira dès les tests d’intégration du satellite à Shanghai en prévision du lancement en fin d’année 2023. Ce logiciel analysera en temps-réel les données de l’instrument en vol pour détecter des sursaut gamma et les localiser à mieux de 12 arcmin sur le ciel, afin de réorienter automatiquement le satellite pour effectuer des observations de suivi et d’alerter la communauté scientifique.