Actualités 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.
Certaines des galaxies que l'on croyait jusqu'ici sans étoiles ne sont pas de vraies galaxies mais plutôt des débris de collisions, simples nuages de gaz arrachés lors de collisions à grandes vitesse entre deux galaxies massives. C'est la conclusion à laquelle sont arrivés Pierre-Alain Duc et Frédéric Bournaud, deux chercheurs du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA/DSM/DAPNIA et laboratoire AIM (CNRS, Université Paris Diderot) grâce a des simulations numériques reproduisant la rencontre de deux galaxies. La découverte il y a quelques années d'une galaxie dite « sombre » c'est à dire contenant seulement du gaz et totalement dépourvue d'étoiles, avait soulevé un grand intérêt et beaucoup de questions dans la communauté astronomique car l'existence de tels astres n'est absolument pas prévu par les différents modèles de formation et d'évolution de galaxes. La galaxie VirgoHI21, située dans la constellation de la Chevelure de Bérénice, était jusqu'ici considérée comme l’une des premières galaxies sombres massives. Les résultats des simulations montrent au contraire que VirgoHI21 s'est formée lors d'une rencontre entre deux grandes galaxies spirales, il y a environ 750 millions d'années. Il ne s'agirait donc que d'un banal débris de collision. Ainsi disparait le prototype de galaxie sombre massive. Ces résultats sont en cours de publication dans la revue Astrophysical Journal.
Le programme "Formation des galaxies avec Mare Nostrum", une collaboration multidisciplinaire de scientifiques d'Allemagne, Espagne, Etats-Unis, Israël et France, parmi lesquels des astrophysiciens du Service d'Astrophysique du CEA/DAPNIA , vient de débuter une des plus imposantes simulations numériques jamais entreprises. A l'aide d'un super-calculateur constitué d'un réseau de 2048 processeurs en parallèle, les calculs simulent l'évolution d'un cube d'Univers de 150 millions d'années de côté contenant environ 10 milliards d'éléments. Après l'équivalent d'environ un million d'heures de calcul répartis sur plus de 4 mois, cette simulation va retracer plusieurs milliards d'années d'existence de l'Univers et permettre de comprendre le processus de formation des galaxies.
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.
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Une équipe d'astrophysiciens du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA/DSM/DAPNIA, de l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Espagne) et de l'Observatoire de la Côte d'Azur (Departement Cassiopée OCA-CNRS) [1] a détecté un signal attribué aux modes de gravité solaires, conséquence de dix années d'observation continue du Soleil par l'instrument GOLF à bord du satellite SoHO. Associé à la connaissance théorique de notre étoile, ce signal révèle un cœur nucléaire tournant plus rapidement que le reste de l'étoile. Ce résultat attendu depuis plusieurs décennies devrait avoir un fort impact sur notre compréhension de la formation du système solaire, de la relation magnétique Soleil-Terre et de l'importance des processus dynamiques au sein des étoiles. Ces travaux sont publiés dans la version electronique de la revue Science du 4 Mai 2007.
En réponse à un appel d'offre de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) pour la définition des futures missions spatiales européennes, le Service d'Astrophysique du CEA a proposé ou participé à 4 projets différents qui sont maintenant soumis à un processus exigeant de selection.
Cinquante projets européens (Cosmic Vision propositions 2015-2025) ont été proposés dont seulement six seront finalement selectionnés en octobre 2007. La première de ces missions sera mise en construction en 2012 pour un lancement vers la mi-2017. Ces projets illustrent les voies nouvelles de l'exploration spatiale.
La collaboration H.E.S.S., qui opère un réseau de quatre télescopes sensible aux photons gamma de très haute énergie a obtenue le 7 mars 2007 le Prix Descartes 2006 de la Commission Européenne pour ses résultats qui ont "révolutionné l'astrophysique des très hautes énergies". Elle partage cette distinction qui honore chaque année des travaux scientifiques ou techniques de tout premier plan, transnationaux et toute discipline confondue avec deux autres projets. L'expérience H.E.S.S., en service depuis 2004, a fourni les premières images détaillées de l'Univers à des énergies jamais atteintes, révélant en particulier des sources de particules de très hautes vitesses. Cet observatoire implanté en Namibie est une collaboration essentiellement bilatérale entre l'Allemagne et la France (CNRS et CEA) à laquelle se sont jointes des équipes du continent européen et de l'Afrique australe, notamment le pays hôte, la Namibie.
Le projet Herschel, un observatoire spatial du rayonnement infrarouge et submillimétrique de l'Univers, vient de franchir aujourd'hui 6 juillet 2007 une étape importante avec la livraison à l'Agence spatiale européenne (ESA) de la caméra de bolomètres de l'instrument PACS. Cet instrument, unique en son genre, est l'un des trois instruments scientifiques embarqués sur le satellite. Cette livraison vient conclure une campagne d'essais de l'instrument, batterie de tests en grandeur nature dans des conditions de fonctionnement représentatives de son futur environnement spatial. Les scientifiques ont ainsi pu montrer que cette caméra répond aux spécifications initiales imposées par les objectifs scientifiques de PACS, l'étude de la naissance des étoiles et de l'évolution des galaxies. Pour le CEA qui a entièrement construit cette caméra, la plus grande de ce type jamais réalisée, la livraison de cet instrument est l'aboutissement de près de dix ans d'effort.
L’expertise acquise a également permis aux scientifiques d’adapter ces détecteurs à des observations à partir de grands télescopes au sol ; les premières images astronomiques viennent d’être obtenues sur le télescope APEX situé au Chili.
Deux années de surveillance en ondes radio et rayons X et gamma ont permis de comprendre l’origine de la matière sporadiquement éjectée par un trou noir de la Galaxie. En étudiant le microquasar GRS1915+105, un trou noir avalant la matière de son étoile compagnon, une équipe de chercheurs dirigée par Jérôme Rodriguez du Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA a montré que le gaz chaud enveloppant le trou noir, et non le disque qui le ceinture, était la source des éruptions observées. Ces travaux font l’objet de deux articles à paraître dans la revue The Astrophysical Journal.
Moins de deux semaines après la célébration du cinquantenaire du lancement de Spoutnik, prélude à la conquête spatiale, l’astrophysique des hautes énergies fête les cinq ans de l’observatoire du rayonnement gamma INTEGRAL. Lancée le 17 octobre 2002, cette mission de l’Agence spatiale européenne (ESA) a livré depuis une moisson de découvertes, offrant une vision totalement nouvelle du ciel gamma. Découvertes de nouvelles populations de sources, nature du fond diffus galactique, étude des objets les plus denses de l'Univers, recherche d'antimatière, nucléosynthèse au coeur des étoiles ou bien encore exploration de l'Univers lointain illustrent la richesse et la diversité des recherches menées. Le parfait fonctionnement des instruments à bord du satellite et la grande qualité des recherches viennent d’ailleurs d’être soulignés par une instance scientifique consultative de l’ESA qui a fortement recommandée la prolongation de la mission INTEGRAL jusqu’à fin 2012. Cinq résultats saillants sont décrits ci-après, d'autres sont rendus publique à Cagliari durant une conférence internationale à l'occasion de cet anniversaire et de nombreux autres ont fait l’objet durant les cinq années écoulées de communications par le Service d’Astrophysique du CEA-Dapnia, très impliqué dans l'exploitation scientifique de la mission. Nul doute que découvertes et surprises continueront d'être au rendez-vous dans les prochaines années.
Un peu plus de quatre ans après son lancement, le satellite de l'Agence spatiale européenne (ESA) INTEGRAL continue sa moisson de résultats. Utilisant les données fournies par la caméra IBIS/ISGRI durant cette période, une équipe européenne dont des scientifiques du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA-DAPNIA a pu dresser une véritable carte à haute énergie de la voûte céleste. Le catalogue de sources compte plus de 400 objets émettant entre 17 et 100 keV[1], aussi variés que des galaxies actives lointaines ou des couples d'étoiles de notre Galaxie. 25 % des objets n'ont pu être identifiés et leur nature reste inconnue. Cette population de sources pourrait constituer une classe d'objets entièrement nouvelle dévoilée par INTEGRAL. Le ciel gamma ne cesse de s'enrichir, sa diversité et complexité également. Ces résultats sont publiés dans la revue "The Astrophysical Journal".
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).
La mesure du gaz d'hydrogène moléculaire (H2) contenu dans le disque entourant une étoile très jeune, âgée de seulement trois millions d'années, vient d'être réalisée pour une des premières fois par une équipe française du Service d'Astrophysique du CEA/DAPNIA et de l'Institut d'Astrophysique Spatiale. Ce gaz est l'ingrédient principal dans la formation des planètes mais il est particulièrement difficile à observer directement car les molécules d'hydrogène (H2) émettent principalement dans un domaine de l'infrarouge fortement absorbé par l'atmosphère terrestre. Les observations ont été réalisées grâce à l'imageur-spectromètre infrarouge à haute résolution, VISIR, conçu au CEA et installé au foyer d'un des grands télescopes européens du VLT (Very Large Telescope) au Chili. Elles ont permis de montrer l'existence de gaz moléculaire dans la partie la plus interne du disque confirmant que ce gaz intervient de façon prépondérante dans la formation des planètes. Ces résultats sont publiés dans la revue "Astrophysical Journal (Letter)" du 10 septembre 2007.
Un consortium composé d’instituts européens, dont le Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA, vient de rendre public le plus grand catalogue de sources de rayons X jamais publié. Fruit de sept années d’observation du satellite XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne (ESA), cette compilation recense 200 000 objets, soit près du double du record historique établi par le satellite ROSAT en 1999. Mise à la disposition de la communauté scientifique sous la forme d’une base de données dédiée, cette compilation permettra de mieux comprendre l’Univers des hautes énergies. Couvrant une région du ciel équivalente à seulement 360 degrés carrés soit environ 1% de la voûte céleste, il en souligne également la richesse.
