Faits marquants 2020

Trois observatoires de premier plan (Subaru, GBT et XMM-Newton) se sont associés pour observer la collision d’une paire d’amas de galaxies, HSC J023336-053022 (XLSSC 105), située à quatre milliards d’années-lumière. La spectaculaire image résultant des données prises par Subaru dans le domaine visible, le Green Bank Telescope en radio et enfin le satellite à rayons X XMM-Newton dans lequel est particulièrement impliqué le Département d’Astrophysique/ Laboratoire AIM du CEA Paris-Saclay à travers de son programme XMM-XXL, montre que la violence du choc chauffe le gaz situé entre les amas à plus 400 millions de degrés.  Elle permet également de cartographier de manière indirecte la matière noire présente dans le système. Le compte-rendu de ces travaux est paru dans la revue MNRAS de Septembre 2020 et Marguerite Pierre, responsable du programme XMM-XXL au CEA, nous livre sa vision personnelle de ce résultat.
 

Le projet de simulation “Extreme-Horizon”, collaboration internationale menée par des équipes du CEA (avec le DAp et DEDIP de la DRF/Irfu et la DAM/DSSI) avec notamment la participation de l’IAP du CNRS, constitue l’un des principaux “grands challenges” réalisés sur la nouvelle architecture du supercalculateur Joliot Curie de GENCI au Très Grand Centre de Calcul du CEA (TGCC), utilisant plus de 25.000 cœurs de calculs sur cinquante millions d’heures. En utilisant le code numérique RAMSES à "résolution variable", cette simulation modélise l’évolution des structures cosmiques, galaxies, étoiles et trous noirs supermassifs, à partir de quelques instants après le big bang jusqu’à aujourd’hui.

Grace à la montée en puissance du TGCC et au code avec des mailles adaptatives, cette simulation a repoussé les limites en résolvant la matière intergalactique diffuse (réservoir du gaz accrété par les galaxies) qui représente 90% du volume de l’Univers, à un niveau de précision jamais atteint. Ce gain en haute résolution dans les régions de faible densité est une première et a eu deux conséquences surprenantes aux échelles galactiques et cosmologiques. Les résultats ont donné lieu à une publication dans la revue A&A.

Le 18 Mai dernier, l’ESO a formellement clos la revue de design préliminaire de l’instrument infrarouge thermique ELT METIS. Suite à cet important jalon, l’instrument passe en phase de conception finale qui devrait se terminer avec la revue de conception finale (FDR) en 2022 avant d’entamer la phase finale de construction.

Le satellite Taranis a été lancé par une fusée Vega dans la nuit du 16 au 17 novembre 2020 depuis le Centre Spatial Guyanais à Kourou. Malheureusement, 8 minutes après le décollage, une défaillance dans la trajectoire du lanceur a été constatée, conduisant à la perte de la mission. Durant sa phase opérationnelle de 4 ans ce satellite devait observer, étudier et caractériser les événements lumineux transitoires (TLE), ces émissions d’ondes électromagnétiques qui se produisent pendant les orages actifs, ainsi que les flashs de rayons gamma (TGF). Tous les instruments de la mission étaient placés sous la responsabilité scientifique de laboratoires français du CEA ou du CNRS, eux-mêmes placés sous l’égide du CNES, maître d’œuvre de Taranis.
Cet échec n’entame néanmoins pas la détermination des chercheurs, décidés à poursuivre l'étude de ces phénomènes atmosphériques méconnus.

Ci-après un texte, préparé avant le lancement, décrivant les caractéristiques de l’instrument XGRE, l’un des éléments de la charge utile du satellite Taranis.

Une campagne internationale incluant des télescopes au sol et dans l’espace, dont le satellite INTEGRAL, a découvert fin avril 2020 de très brèves impulsions à la fois en rayons X et dans les ondes radio en provenance d’un astre compact de la Galaxie, le magnetar SGR 1935+2154. L’observation simultanée dans les deux domaines d'énergie de ces signaux constitue une première pour ce type de source et atteste d'une connexion entre les magnetars et les Fast radio bursts (ou sursauts radio rapides), une classe de sources radio dont l’origine est très mal connue. Ces travaux auxquels ont participé des chercheurs du Département d’Astrophysique/ Laboratoire AIM du CEA-Irfu de  Paris-Saclay sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters et objet d’un communiqué de l’Agence spatiale européenne (ESA).

La collaboration Fermi-LAT vient de publier son quatrième catalogue de sources, dénommé 4FGL. Intégrant huit années de prise de données, il contient 5064 objets célestes émettant en rayons gamma à des énergies autour de 1 GeV, enrichissant l’édition précédente (parue en 2015) de plus de 2000 sources à haute énergie. 28% des objets répertoriés sont de nature inconnue, laissant présager de nombreuses études complémentaires. Bien que modeste en volume par rapport aux milliards de sources connues dans le domaine visible, le catalogue 4FGL est de loin le plus profond en astronomie gamma, et sert donc de référence à tout le domaine. Le catalogue, fruit d’un travail coordonné par un chercheur du Département d’Astrophysique/ Laboratoire AIM du CEA-Irfu de Paris-Saclay, est accessible en ligne sur le site Fermi de la NASA. De manière conjointe, un recensement des noyaux actifs de galaxies, le catalogue 4LAC (étude coordonnée par un chercheur du CNRS/CENBG) est également mis à disposition de la communauté.

Dans le domaine de l’intelligence artificielle, la concurrence internationale est rude. Alors quand des chercheurs du CEA des instituts Joliot et Irfu tiennent la dragée haute aux start-ups et autres entreprises spécialisées en IA, on ne peut que leur tirer notre chapeau. Récit d’un succès dans le domaine de la reconstruction d’images IRM.

En 2022, l’ESA lancera le télescope Euclid, qui vise notamment à cartographier les galaxies lointaines en 3D, caractériser la matière noire et mieux comprendre l’origine de l’expansion accélérée de l’univers. Ses deux instruments viennent d’être livrés à l’ESA par le consortium international Euclid. L’imageur visible VIS, sous la responsabilité du laboratoire des sciences spatiales Mullard de l'UCL (UCL MSSL - Royaume-Uni), a impliqué une participation majeure importante du CEA-Irfu. Il s’agit de la deuxième plus grande caméra spatiale en lumière visible jamais réalisée. 

Le télescope Euclid observera les galaxies lointaines, afin notamment d’étudier la matière noire et déterminer l’origine de l’accélération de l’expansion de l’Univers et la nature de sa source, l’énergie noire. Personne ne sait encore ce qu'est l'énergie noire, mais Euclid sera un outil déterminant et décisif pour aider les cosmologistes et les astronomes à en percer certains secrets.

Pour mesurer les paramètres cosmologiques, le télescope spatial Euclid utilisera deux sondes principales : les lentilles gravitationnelles (Weak Gravitational Lensing) et la distribution des galaxies (Galaxy Clustering). Ces mesures permettront notamment de comprendre le comportement de l'énergie sombre et de la matière noire qui affectent la croissance des structures cosmiques et ainsi, l’accélération de l’expansion de l’Univers.

Outre ses implications sur les développements instrumentaux et le traitement des données, l’Irfu participe activement aux développements d’algorithmes nécessaires à la préparation de l’extraction des paramètres cosmologiques qui seront issus des mesures d’Euclid.

Coordonnée par Valeria Pettorino, physicienne au laboratoire CosmoStat de l’Irfu, en collaboration avec Tom Kitching (UCL) et Ariel Sanchez (MPE), une équipe internationale de la collaboration Euclid ayant des expertises complémentaires en théorie et observation vient d’achever un travail de 3 ans caractérisant les performances attendues d’Euclid pour ces sondes d’observation.

Publication sur Arxiv: https://arxiv.org/pdf/1910.09273.pdf

^[1] University College London ; ^[2] Max Planck Institute for extraterrestrial physics

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. 

Le 18 Mai dernier, l’ESO a formellement clos la revue de design préliminaire de l’instrument infrarouge thermique ELT METIS. Suite à cet important jalon, l’instrument passe en phase de conception finale qui devrait se terminer avec la revue de conception finale (FDR) en 2022 avant d’entamer la phase finale de construction.

Motivée par des caractéristiques atypiques d’un disque proto-planétaire observées récemment autour de l’étoile AB Aurigae avec l’instrument ALMA, une équipe internationale d’astrophysiciens comprenant un chercheur du Département d’Astrophysique/ Laboratoire AIM du CEA-Irfu de  Paris-Saclay vient d’obtenir un cliché précis d’une zone particulière, en forme de S, dans le disque de gaz et de poussière qui entoure l’étoile. Cette remarquable structure, unique et captée grâce à la finesse d’image livrée par l’instrument SPHERE au VLT de l’ESO, signe la présence d’une planète géante en formation, confortant un scénario théorique de naissance de planètes. Publiée dans la revue Astronomy and Astrophysics, et objet d’un communiqué de l’ESO, ces travaux vont aider à la préparation des programmes de recherche portant sur les disques protoplanétaires avec le futur instrument ELT/METIS.

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.

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.

Le 18 Mai dernier, l’ESO a formellement clos la revue de design préliminaire de l’instrument infrarouge thermique ELT METIS. Suite à cet important jalon, l’instrument passe en phase de conception finale qui devrait se terminer avec la revue de conception finale (FDR) en 2022 avant d’entamer la phase finale de construction.