Grâce à des simulations numériques à très haute résolution, une équipe de chercheurs du Service d’Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu menée par Florent Renaud a pu analyser pour la première fois en détail les effets de la turbulence générée lors de la collision de deux galaxies. Les simulations numériques, en résolvant les mouvements du gaz jusqu'à de très petites échelles de quelques années-lumière, montrent que le mouvement tourbillonnaire du gaz, qui normalement s'oppose à l'effondrement de la matière, aboutit dans certains cas à un effet compressif. Ce processus de turbulence compressif permet d'expliquer pourquoi certaines galaxies forment leurs étoiles bien plus efficacement que d'autres. Ces résultats sont publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society d'avril 2014.
Le 4 septembre 2014, la revue Nature publie la découverte, par une équipe internationale incluant un ingénieur-chercheur de l’Irfu, des frontières de notre superamas de galaxies. Comme le montre la visualisation réalisée à l’Irfu, ce superamas, auquel appartient notre galaxie, la Voie lactée, se révèle bien plus vaste que ce que l’on croyait depuis 50 ans.
Cette étude, fondée sur la reconstruction et la visualisation des bassins d’attraction gravitationnelle à partir des vitesses particulières des galaxies spirales, a été menée conjointement par Brent Tully (University of Hawaii), Hélène Courtois (Université de Lyon), Yehuda Hoffman (Hebrew University, Jerusalem), et Daniel Pomarède, ingénieur-chercheur au Laboratoire d’Ingénierie Logicielle des Applications Scientifiques (Lilas) du Sédi à l’Irfu.
Dans cette étude, le logiciel de visualisation de données en trois dimensions SDvision, développé au Lilas dans le cadre du projet COAST, a permis de découvrir et de comprendre la structure tridimensionnelle de notre superamas, en reconstruisant et visualisant les lignes de courant le long desquelles se déplacent les galaxies, mettant en évidence un bassin d’attraction distinct de ceux des superamas voisins. Ce résultat exceptionnel correspond à la première utilisation du logiciel SDvision sur des données observationnelles, l’application ayant été développée à l’origine pour visualiser des données massives de simulation.
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.
Grâce aux observations issues du satellite Kepler, une équipe internationale, dirigée par le Center for Astrophysics (CfA-Harvard–Smithsonian, USA) et impliquant des chercheurs du Service d’Astrophysique-AIM (CNRS/CEA/Université Paris-Diderot), vient de détecter une vingtaine d'étoiles exactement analogues au Soleil dont l’âge a pu être estimé , et incluant 8 étoiles pouvant être considérées comme de véritables « jumeaux solaires ». Semblables en de nombreux points au Soleil (masse, rayon, âge), ces étoiles permettent de réaliser un panorama complet de l’évolution du Soleil au cours du temps. Ces éléments sont d’une importance majeure pour de futures missions spatiales étudiant les étoiles de notre galaxie, comme les satellites TESS (NASA) et PLATO (ESA). Ces résultats sont publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters du 10 juillet 2014.
Comprendre la dynamique interne de systèmes aussi complexes que le Soleil nécessite l’usage de simulations informatiques lourdes. En utilisant la puissance de supercalculateurs, une équipe du Service d’Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu a réussi le tour de force de modéliser les effets des ondes de gravité dans une simulation du Soleil extrêmement complète, de son coeur nucléaire à sa surface convective, et ce en 3 dimensions. Les résultats donnent accès à des informations d’une très haute précision et livrent une description rigoureuse et inédite de la dynamique interne du Soleil. Ces travaux, menés dans le cadre du programme européen STARS2 et publiés dans la revue Astronomy and Astrophysics, devraient permettre d’affiner grandement les modèles théoriques et de mieux préparer les futures missions spatiales (Solar-Orbiter, Plato) d’observations d’étoiles telles que le Soleil.
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 Comité des Programmes Scientifiques de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) vient de sélectionner la mission PLAnetary Transits and Oscillation of stars (PLATO), consacrée à l’étude de la formation et de l’évolution des systèmes planétaires (une étoile et une ou plusieurs planètes). PLATO, qui devrait être lancée en 2024, détectera et caractérisera des milliers d’exoplanètes de toutes tailles, dont plusieurs dizaines semblables à la Terre, ainsi que leurs étoiles hôtes. Le CNES, le CNRS, l’Observatoire de Paris et le CEA participeront à la réalisation de l’instrument et au traitement des données scientifiques.
La mission spatiale EUCLID, destinée à cartographier l’univers pour mieux comprendre l’influence de la matière noire et de l’énergie noire, vient de passer en phase de réalisation. Cette mission de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), à laquelle participent les scientifiques du CEA-Irfu, doit être lancée en 2020 par une fusée russe Soyouz. Elle a pour but de mesurer la position et la forme de plus d’un milliard de galaxies jusqu’à des distances de dix milliards d’années-lumière. EUCLID a été sélectionnée en 2011 comme deuxième mission moyenne (M2) du programme « Cosmic Vision » de l’ESA. Après une étude de faisabilité (phase B), la mission vient d’être autorisée en octobre 2014 à démarrer la phase de réalisation de sa plateforme et de ses instruments scientifiques (phase C et D).
L’année 2014 a été particulièrement riche en actualité pour la mission SVOM (Space-based multiband astronomical Variable Objects Monitor), projet spatial sino-français dédié à l’étude des sursauts gamma. Les décisions prises au plus haut niveau, des gouvernements en mars puis des agences spatiales respectives en août, ont permis de relancer la mission après une période de gel du projet. Suite à cette nouvelle donne, deux réunions importantes des consortium (kick-off meeting) se sont tenues en septembre, l’une à Toulouse au CNES et la seconde en Chine à Shanghai. Ces rencontres, basées principalement sur les aspects techniques de la mission constituent une étape importante vers la réalisation de la charge utile du satellite dont le lancement est fixé à 2021. Le CEA-Irfu et son Service d’Astrophysique joue un rôle majeur, en partenariat avec le CNRS, dans ce projet placé coté français sous maitrise d’œuvre du CNES.
A partir des observations du satellite européen INTEGRAL, une équipe internationale, impliquant notamment un chercheur français du Service d'Astrophysique (CEA-Irfu) - Laboratoire Astroparticule et Cosmologie (Université Paris-Diderot) a pu pour la première fois détecter l’émission en rayons gamma de l’élément radioactif Cobalt-56 fabriqué en grande quantité lors de l’explosion thermonucléaire d’une étoile dense appelée aussi supernova de type Ia. Cette observation vient confirmer pour la première fois quantitativement une des prédictions essentielles des modèles de supernova et fournit des informations précieuses sur les mécanismes physiques impliqués dans les explosions de ce type. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 28 août 2014.
Installé en Namibie, l'observatoire HESS-II vient de détecter des milliers de rayons gamma en provenance du pulsar Vela situé à environ 1 000 années-lumière de la Terre dans la Voie Lactée. Grâce à un nouveau télescope géant, il a ainsi repéré son premier pulsar, une étoile à neutrons qui correspond au cœur effondré d'une étoile massive après son explosion en supernova. Il s'agit du second, après celui du Crabe en 2008, à avoir été décelé par un télescope gamma au sol. Ces premiers résultats issus de la collaboration H.E.S.S., à laquelle contribuent le CNRS et le CEA, augurent la possibilité d'explorer et de dévoiler de nombreuses sources cosmiques de rayons gamma (trous noirs supermassifs, amas de galaxies, supernovae, étoiles doubles et pulsars en particulier) dans un nouveau domaine en énergie.
Les jets de matière relativiste formés lors du collapse d’une étoile massive et leur interaction avec le milieu environnant sont au cœur des modèles expliquant l’extrême luminosité des sursauts gamma. Parmi les outils permettant de mieux cerner leur nature, la polarisation de la lumière est une source d’information sur les particules accélérées et la structure du champ magnétique en jeu. En détectant en lumière visible une forme de polarisation particulière, dite circulaire, dans la phase tardive ou rémanente d’un sursaut gamma lointain, une équipe internationale incluant un chercheur du Service d’Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu à Saclay apporte un éclairage nouveau. En effet, ce type de polarisation n’est pas prévu dans les scénarios proposés actuellement. Selon les chercheurs, des conditions particulières dans la zone du choc entre le jet de matière et le milieu interstellaire doivent être dorénavant prises en compte. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature d’avril 2014.