Sous la coupole du palais de l'Institut de France de l’Académie des sciences, une cérémonie de remise des prix a eu lieu mardi 21 novembre. Trois chercheurs de l'Irfu ont été récompensés pour leur travaux de premier plan, dans le domaine de la cosmologie pour Nathalie Palanque-Delabrouille (DPhP) et David Elbaz (DAp), et sur les propriétés des poussières et du gaz interstellaire dans l’Univers proche pour Suzanne Madden (DAp).
La compréhension de notre Univers soulève des questions fondamentales auxquelles théorie et observations tentent de répondre, et ouvre la porte à de nouveaux champs d’exploration, comme celui récent des ondes gravitationnelles récompensé par le Prix Nobel de physique 2017.
La plus emblématique énigme de la cosmologie moderne est celle de la composante sombre de notre Univers. Seuls 5% de l’Univers sont constitués de matière connue (dite baryonique) et de rayonnement. 95% de l’Univers sont de nature inconnue: la matière noire (25%), détectée par ses effets gravitationnels à toutes les échelles, et l’énergie sombre (70%), qui agit comme une pression négative s’opposant à la contraction gravitationnelle de l’Univers sous l’effet de la matière.
Plusieurs sondes observationnelles complémentaires permettent d’enquêter de façon approfondie sur ces composantes sombres, d’une part en caractérisant leurs propriétés, et d’autre part en remontant le cours de l’histoire de l’Univers et de la formation des premières structures - des étoiles aux galaxies et amas de galaxies. Le CEA joue un rôle clé en contribuant à ces programmes observationnels ambitieux, ainsi qu’à la réalisation des instruments au sol et spatiaux les permettant. Trois de ses chercheurs sont récompensés pour leur travaux de premier plan; voici leurs portraits.
Nathalie Palanque-Delabrouille, femme scientifique de l’année
Le prix Irène Joliot-Curie est destiné à promouvoir la place des femmes dans la recherche et la technologie en France. En 2017 la Femme scientifique de l'année est la physicienne Nathalie Palanque-Delabrouille qui suit une carrière scientifique exemplaire alliant excellence et dynamisme.
Le fil rouge de son travail de recherche est l’amélioration de la connaissance de l’Univers, de son histoire, de sa composition. Sur l’expérience EROS pour la recherche de matière noire dans notre galaxie; puis ANTARES pour décrypter les phénomènes les plus violents du Cosmos, en observant la trace de neutrinos cosmiques au fond des océans ; SNLS en tirant profit d’explosions d’étoiles en supernovae à des milliards d’années-lumière, pour étudier les propriétés de l’énergie noire; enfin SDSS et son successeur DESI pour sonder plus finement les principales mais énigmatiques composantes de l’Univers que sont matière et énergie noires, à partir de la cartographie des galaxies et filaments d’hydrogène dans l’univers. Dans chaque cas, Nathalie a pris en charge une part importante du projet, de la R&D d'instruments, de la stratégie observationnelle de supernovae, de galaxies et de quasars et jusqu’à la publication des résultats.
Suzanne Madden et Francisca Kemper, prix 2017 de la Fondation scientifique franco-taiwanaise
Suzanne Madden du Département d'Astrophysique du CEA-Irfu et Francisca Kemper de l’Institut d'Astronomie et d'Astrophysique de l’Academia Sinica ont reçu le prix 2017 de la Fondation scientifique franco-taiwanaise pour leurs recherches sur les relations entre les gaz et poussières interstellaires et l’activité de formation des étoiles dans les Nuages de Magellan. Ce prix, octroyé par le Ministère des Sciences et Technologie of Taiwan (MOST) et l’Académie des sciences, récompense et encourage un binôme scientifique franco-taiwanais pour sa contribution scientifique dans un domaine d’intérêt pour les deux pays.
Suzanne Madden a dirigé le programme du satellite Herschel consacré à la cartographie de la poussière et du gaz dans l'univers local. L'un de ses résultats les plus importantes est l'analyse des propriétés de la poussière dans l'infrarouge moyen et submillimétrique et les diagnostics d'émission de gaz obtenu notamment à partir du Sondage des galaxies naines (Dwarf Galaxy Survey), le plus grand sondage de galaxies à faible métallicité de l'univers local.
Madden et ses collaborateurs ont découvert de grands réservoirs d'hydrogène moléculaire dans les galaxies à faible métallicité qui ne pouvaient pas être signalés par les raies d'émission millimétrique du CO mais qui ont pu être mis en évidence par la raie d'émission du carbone ionisé dans l'infrarouge lointain. Ils constatent que plus de 80% du réservoir total de gaz hydrogène moléculaire qui alimente l'activité de formation d'étoiles dans ces galaxies, est non détecté si l'on utilise seulement le traceur CO standard. Le groupe de recherche de Suzanne Madden et l'équipe de sa collaboratrice taïwanaise, Francisca Kemper, ont en particulier étudié les gaz, les poussières et les populations stellaires des nuages ??de Magellan, nos plus proches galaxies naines à faible métallicité, en utilisant les télescopes Spitzer et Herschel ainsi que le télescope infrarouge SOFIA (NASA).
Suzanne Madden est co-responsable du projet européen "FP7 DustPedia", qui a pour objectif d'étudier les propriétés de la poussière cosmique, ses caractéristiques physiques (composition chimique, distribution de taille et température), ses origines (étoiles évoluées, supernovae et croissance). dans l'ISM) et les processus qui détruisent cette poussière, tels que les chocs. Cette étude fournira la distributions et les propriétés de la poussière de 800 galaxies de l'univers proche, permettant des études statistiques qui permettront de mieux comprendre l'évolution des galaxies à travers le temps cosmique.
David Elbaz, prix thématique en Science de l'Univers
David Elbaz a reçu le prix Jaffé 2017 de l'Institut de France décerné sur proposition de l'Académie des Sciences pour ses contributions décisives à l’étude de l’évolution des galaxies et de la formation stellaire dans l’Univers.
David Elbaz dirige le laboratoire Cosmologie et Evolution des Galaxies du département d'astrophysique de l'Irfu. Il est conseiller scientifique auprès de l'agence spatiale européenne pour la sélection de ses futures missions spatiales (ESA, Astronomy Working Group) et préside le conseil scientifique du Programme National Cosmologie et Galaxies (PNCG) pour l’INSU (Institut National des Sciences de l’Univers) du CNRS.
Il a conduit plusieurs grands programmes internationaux d'observation des galaxies lointaines dans l'infrarouge et le domaine millimétrique à l'aide des observatoires spatiaux ISO, Spitzer et Herschel et terrestres, ALMA. Couplés au développement de techniques novatrices d’analyse d’images et de modélisation des galaxies, ces programmes ont fait progresser nos connaissances sur la formation des galaxies et des grandes structures de l’univers. En dévoilant les étoiles enfouies dans la poussière interstellaire, ils ont permis de remonter l’histoire cosmique de la formation des galaxies et de leur formation d’étoiles. Il est ainsi apparu que malgré leurs différences de formes et d’environnements aux grandes échelles, les galaxies formaient leurs étoiles de manière universelle. Cette universalité reflète le rôle joué par la matière noire, servant de puits gravitationnel, et de la matière intergalactique, véritable manne céleste nourrissant les galaxies. Cette quête l’a conduit avec son équipe à découvrir l’amas de galaxies le plus distant connu à l’heure actuelle et dont l’image a été captée juste au moment de sa naissance, il y a plus de 11 milliards d’années. Cette découverte a nécessité l’utilisation des plus grands télescopes au sol (ALMA, IRAM, VLA, VLT) et dans l’espace (Herschel, Spitzer, HST, XMM-Newton, Chandra).
En plus de ces contributions scientifiques impressionnantes, David Elbaz est aussi auteur et a publié des ouvrages de vulgarisation et des romans scientifiques. Dans son dernier livre « À la recherche de l’Univers invisible » publié en 2017 chez Odile Jacob, il partage avec ses lecteurs ses questionnements autour de ce qu’il appelle le « triolet noir de notre ignorance », en parlant de la matière, d’énergie et de trous noirs.
Cette actualité a fait l'objet d'un communiqué de presse du CEA
Pour le prix Irène Joliot-Curie:
Rédaction: J.M. Bonnet-Bidaud, N. Besson, S. Madden, D. Elbaz
• Structure et évolution de l'Univers › Univers sombre Structure et évolution de l'Univers › Planètes, formation et dynamique des étoiles, milieu interstellaire
• Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) • Le Département d'Astrophysique (DAp) // UMR AIM • Le Département de Physique des Particules (DPhP)
• Cosmologie et Evolution des Galaxies • Formation des Etoiles et du Milieu Interstellaire • Cosmologie