Le modèle standard de la cosmologie, fondement de notre compréhension de l'Univers depuis le Big Bang, est-il en danger ? Les récentes observations du télescope spatial James Webb (JWST), menées par une équipe internationale incluant le Département d’Astrophysique du CEA-IRFU, révèlent des galaxies massives dans l'Univers jeune, suscitant un vif débat au sein de la communauté scientifique. Alors que certains chercheurs y voient une remise en question de ce modèle, d'autres avancent que ces masses galactiques pourraient avoir été surestimées, suggérant que des mesures plus précises pourraient résoudre l'énigme sans invalider le modèle standard. Grâce au programme FRESCO, des données spectroscopiques plus précises que les précédentes semblent réconcilier ces galaxies précoces avec les prévisions théoriques. Toutefois, trois cas extrêmes continuent de défier notre compréhension de la formation galactique.
La compréhension des diverses populations stellaires constituant les galaxies est cruciale pour étudier la formation de ces dernières à travers le temps cosmique. Néanmoins, des irréductibles étoiles résistent encore et toujours aux modélisateurs ! Leur nature complexe et leur courte durée de vie rendent les étoiles de la branche asymptotique des géantes thermiquement pulsantes (TP-AGB) difficiles à modéliser, un sujet de débat depuis des décennies. Le télescope spatial James Webb permet enfin de lever le voile sur leur contribution au spectre des galaxies lointaines. Ces découvertes ont des répercussions sur la détermination de l'âge et de la masse stellaire des galaxies, ainsi que sur la production de poussière cosmique et l'enrichissement chimique.
Cette découverte vient d'être publiée dans la prestigieuse revue Nature.
Il est bien établi que la plupart des galaxies abritent un trou noir supermassif, soupçonné depuis longtemps de freiner la formation de nouvelles étoiles. Cependant, aucune étude n’avait jusqu’à présent démontré un lien direct entre ces trous noirs et l’évolution des galaxies.
En analysant des dizaines de galaxies, des chercheurs, notamment du Département d’Astrophysique du CEA-Irfu, ont découvert que la quantité de gaz d’hydrogène, essentiel à la formation stellaire, diminue en corrélation directe avec la masse du trou noir central, bien plus qu'avec la masse de la galaxie elle-même. Ce gaz, principalement issu de l’accrétion de matière depuis l’espace intergalactique, semble être bloqué par les trous noirs, empêchant ainsi les galaxies de s’approvisionner en matière extérieure. Ce phénomène, qualifié d’« asphyxie », suggère que les trous noirs jouent un rôle central dans l’histoire des galaxies en limitant leur croissance.
Cette étude a été publié dans la prestigieuse revue Nature.
La collaboration Euclid publie aujourd’hui cinq articles de référence de la mission et dix articles scientifiques basés sur les premières images qui furent dévoilées au public en novembre 2023, et les nouvelles images présentées aujourd’hui par l’ESA.
Cette phase d’observations préliminaires menée l’automne dernier donne un aperçu des performances exceptionnelles du télescope. Les premiers articles scientifiques révèlent d’ores-et-déjà la découverte de planètes errantes nouvellement nées, la richesse de la population d'amas globulaires autour des galaxies voisines, la découverte de nouvelles galaxies naines à faible brillance de surface dans un amas de galaxies voisin, la distribution de la matière noire et de la lumière intra-amas dans les amas de galaxies, ou encore de dizaines de galaxies massives datant d’une époque où l’Univers n’avait que 5% de son âge actuel.
En parallèle de ces 15 articles, l’ESA dévoile aujourd’hui cinq nouvelles images basées sur ces observations qui permettent une fois de plus de contempler la finesse des images de Euclid, et sa capacité à observer toutes les échelles de l'Univers depuis le domaine optique jusqu’au proche infra-rouge sur un vaste champ de vue, plus de deux fois la surface de la pleine Lune.
Le CEA joue un rôle majeur dans l’ensemble de la mission au sein de la collaboration Euclid, depuis la conception et réalisation, jusqu’à son exploitation scientifique qui va se dérouler sur les six prochaines années. Le CEA est également très impliqué dans ce programme de validation scientifique du télescope mis en place par l’ESA. Jean-Charles Cuillandre, astronome au département d’astrophysique du CEA-Irfu, a analysé ces premières données scientifiques transmises par Euclid pour, d’une part, créer les images couleur mais aussi, permettre leur exploitation scientifique. Il est coauteur des 10 articles scientifiques relatant les premières découvertes, dont 2 en tant que premier auteur, l’un portant sur l’amas de galaxie de Persée et l’autre sur le traitement des images.
L’univers énergétique d’XMM-Newton s’associe à la vision du ciel du satellite Euclid. Mille heures d’observations en rayons X, sur une région grande comme 40 fois la lune, viendront compléter les études multi-longueur d’onde sur l’évolution cosmique des amas de galaxies. Une association déterminante pour contraindre les scénarios cosmologiques et révéler la nature de l’énergie sombre.
Le 8 novembre 2023, le Comité des Programmes Scientifiques (SPC) de l'ESA a approuvé l'évolution de la mission Athena (Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics), désormais nommée NewAthena, et a confirmé son statut de mission phare du programme Cosmic Vision de l'ESA.
Positionnée comme pionnière dans le domaine de l'astrophysique des rayons X pour les prochaines décennies, NewAthena permettra à la communauté astronomique de réaliser des avancées scientifiques majeures dans notre compréhension de l'univers chaud et énergétique. Les principaux thèmes scientifiques comprennent l’évolution des structures de l'univers, la croissance et l'impact des trous noirs supermassifs à travers le temps cosmique, ainsi que de nombreux domaines astrophysiques pour lesquels l’observatoire en rayons X NewAthena apportera des données uniques.
L'adoption formelle de NewAthena est prévue en 2027, en vue d'un lancement en 2037.
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).
La question de notre place dans l’Univers : "où sommes-nous dans l’Univers ?" est une question fascinante, à l’origine de l’une des sciences parmi les plus anciennes : la Cosmographie, la cartographie du Cosmos. Grâce à une méthode fondée sur l'étude des champs de vitesses des galaxies mesurées par différents télescopes, les cosmographes, constitués d’une équipe de chercheurs du CEA, de l’université de Hawaii et de l’université du Queensland, reconstruisent la toile cosmique de notre Univers proche et y dévoile son architecture révélant de grandes structures de superamas de galaxies, mais aussi de grands vides, façonnés par la gravitation [1].
Daniel Pomarède, de l’Irfu, est en charge de la cartographie des catalogues Cosmicflows et de leur visualisation 3D et interactive depuis 2010. Entre 2014 et aujourd’hui, leur catalogue est passé de 8000 à 30 000 galaxies et la carte s’agrandit avec l’inclusion d’un catalogue de galaxies mesuré par la collaboration SDSS [2].
Avec leur dernier catalogue Cosmicflows-4, ils viennent de découvrir une immense bulle de galaxies, un nouveau fossile des débuts de notre Univers, datant de la même époque que le rayonnement fossile du fond diffus cosmologique. C’est la première fois qu'un vestige d’une onde, témoin de l’univers primordial, a été mesuré individuellement dans la distribution des galaxies.
Ces résultats viennent de paraitre dans The Astrophysical Journal.
“Ho’oleilana: An Individual Baryon Acoustic Oscillation?” by R. Brent Tully, Cullan Howlett, and Daniel Pomarède, The Astrophysical Journal, Volume 954, Number 2 https://doi.org/10.3847/1538-4357/aceaf3
Des scientifiques du laboratoire CosmoStat au CEA ont produit au sein de la collaboration internationale UNIONS (Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey) l’un des plus grands jeux de données de galaxies déformées par l’effet de lentille gravitationnelle faible, riche de 100 millions de galaxies. Cette nouvelle collection est basée sur des milliers d’images profondes de la voûte céleste de l'hémisphère nord, capturées par une caméra construite au CEA, MegaCam, montée sur le Télescope Canada-France-Hawaii (CFHT). Trois nouvelles publications présentent des cartes de matière noire de la toile cosmique, exploitant les régions à forte densité pour mesurer des propriétés de la matière noire qui sont toujours peu connues à ce jour. Dans un futur proche, ces observations nécessaires à la mission Euclid de l’ESA aideront ce télescope spatial Européen à cartographier avec une technique similaire la toile cosmique à une résolution sans précédent pour dériver les propriétés de l'énergie noire, toutes aussi mystérieuses.
L'instrument spectroscopique pour l'énergie noire (DESI) a terminé ses sept premiers mois d’observations en battant tous les records de relevé 3D de galaxies, créant ainsi la carte de l'Univers la plus grande et la plus détaillée jamais réalisée. Pourtant, l’instrument n'a accompli qu'un peu plus de 10 % de son relevé de cinq ans. Au terme de sa mission, la carte 3D produite par DESI permettra de mieux comprendre l'énergie sombre et, par conséquent, le passé mais aussi l'avenir de l'Univers. Les scientifiques de DESI ont présenté les performances de l'instrument et leurs premiers résultats lors d'un webinaire du 13 janvier (lien de lenregistrement à venir).
Après une première campagne de tests et mesures particulièrement fructueuse, l'instrument spectroscopique pour l'énergie noire (DESI, Dark Energy Spectroscopic Instrument) vient de démarrer avec succès son programme d’observation de 5 ans. La collaboration internationale, sous l'égide du Berkeley Lab, a l’ambitieux projet de réaliser le plus grand relevé de galaxies et quasars pour dresser la carte en 3D de l'Univers la plus précise et élucider le mystère de "l’énergie noire".
Un grand relevé de cinq ans pour cartographier l'Univers et percer les mystères de l'"énergie noire" a débuté officiellement le 15 mai 2021 à l'Observatoire National de Kitt Peak, près de Tucson, en Arizona. Pour mener à bien sa mission, l'instrument spectroscopique pour l'énergie noire (DESI) capturera et étudiera la lumière de dizaines de millions de galaxies et d'autres objets lointains dans l'Univers.
Près de 200 chercheurs ont participé à la collecte, au traitement et à l'assemblage des images de la moitié du ciel afin de préparer le début des observations de DESI, le Dark Energy Spectroscopic Instrument, dont l’objectif est de résoudre le mystère de l'énergie noire.
Pour que DESI puisse commencer sa mission de 5 ans (2021-2026) ayant pour objectif de produire la plus grande carte du ciel en 3D jamais réalisée, les chercheurs avaient d'abord besoin d'une gigantesque carte de l'Univers en 2D. Établie au moyen de 200 000 images provenant de 1405 nuits d’observations sur trois télescopes et de plusieurs années de données satellitaires, cette carte en 2D est la plus grande jamais réalisée, si l'on se base sur la surface du ciel couverte, la profondeur de l’imagerie et les plus d'un milliard d'images de galaxies qu’elle contient.
Le « cosmic noon », quand l’univers avait 4 à 5 milliards d’années, a marqué une période de formation d'étoiles très active pour la plupart des galaxies. Paradoxalement, environ un tiers des galaxies les plus massives à cette époque étaient mortes et ne formaient plus d’étoiles. A ce jour, la réduction de l'activité de formation d'étoiles est souvent attribuée à des flux gazeux provoqués par la rétroaction des trous noirs supermassifs, mais leur impact sur les galaxies du jeune Univers n'est pas encore définitivement établi.
Grace à l’interféromètre ALMA, une équipe d’astrophysicien dans lequel est fortement impliqué le Département d’Astrophysique/ Laboratoire AIM du CEA Paris-Saclay, a détecté une éjection de gaz exceptionnelle dans une galaxie massive, appelé ID2299. D’après leurs analyses le scénario de cette mort annoncée ne peut pas venir des trous noirs, mais de la fusion de galaxie spirales qui est à l’origine de la galaxie. Et si avec ce nouveau scenario, on revisitait les rapports d’autopsie des galaxies mortes…Les observations quantitatives de cette étude posent question. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue Nature Astronomy: https://www.nature.com/articles/s41550-020-01268-x
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.
Une équipe du département de physique des particules (DPhP) de l'Irfu, vient de mener l’étude la plus précise à ce jour portant sur la masse de neutrinos cosmiques, comprenant à la fois des neutrinos du modèle standard et des neutrinos stériles contribuant à la matière noire.
Les chercheurs ont exploité les spectres de près de 200 000 quasars lointains mesurés par le projet eBOSS du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), qui leur ont permis de cartographier la répartition de l’hydrogène à des époques très reculées de l’histoire de notre univers, il y a dix à douze milliards d’années de cela.
Les neutrinos, se propageant à des vitesses relativistes durant des milliards d’années, empêchent la gravité d'agir à petites échelles et lissent les structures (amas de galaxies, filaments,…) révélées par les spectres des quasars. Grâce à la précision des mesures, les chercheurs ont pu resserrer le domaine possible pour la masse des neutrinos cosmiques, au point d’avoir leur mot à dire sur la façon dont sont ordonnées les différentes masses des trois neutrinos du modèle standard.
« Première lumière » pour l'instrument spectroscopique pour l’énergie noire, Desi (Dark Energy Spectroscopic Instrument) : son installation étant presque terminée, le nouvel instrument commence ses derniers essais avant d’entamer début 2020 et pour cinq ans une gigantesque cartographie du ciel. Cet instrument international, pour lequel le CEA, le CNRS, Aix-Marseille Université et la société Winlight System contribuent fortement, scrutera le ciel pour chercher à comprendre les effets de l’énergie noire.
L’instrument Desi, installé sur le télescope Mayall (Kitt Peak,Arizona), a activé, pour la première fois, son réseau de 5 000 "yeux" à fibres optiques sur le ciel nocturne pour capturer sa "première lumière". Ce jalon marque le début de la campagne de caractérisation finale de l’instrument avant le démarrage des observations scientifiques, prévue pour cinq ans, à partir de début 2020.
L’instrument enregistrera le spectre dans l’ultra-violet, le visible et l’infrarouge de 5 000 objets à la fois. Il est conçu pour pointer automatiquement vers une liste précise de galaxies et de quasars préalablement sélectionnés. Il en détectera la lumière et la décomposera en multiples longueurs d’ondes dans le but de mesurer la distance de ces objets à la Terre.
Une étude conduite par des astrophysiciens du Département d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu vient de révéler une grande quantité de galaxies aussi massives que la Voie Lacte?e dans l'univers lointain, grâce au grand interféromètre ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) au Chili. Ces galaxies étaient restées jusqu'ici invisibles en raison de l'atte?nuation de leur luminosité par la poussie?re interstellaire. Elles sont 10 à 100 fois plus nombreuses que toutes celles détectées jusqu'ici, à des distances où l'univers n'avait encore que deux milliards d'années. Cette grande abondance de galaxies massives dans l'univers jeune est en contradiction avec les mode?les the?oriques actuels de formation des galaxies et représente un nouveau défi pour notre compréhension des premiers âges de l'univers. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 7 aout 2019.
Voir la video : Interview David ELBAZ
Une équipe internationale, menée par des chercheurs du Département d'Astrophysique/Laboratoire AIM du CEA-Irfu vient de mettre en évidence une nouvelle population de galaxies très lointaines, qui avaient jusqu'à présent échappé aux observations les plus profondes de l’Univers. Durant l’été 2016, à plus de 5000 mètres d’altitude sur les hauts plateaux chiliens, les antennes du grand interféromètre ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ont scruté pendant plus de 20 heures une des régions les mieux étudiées du ciel. Ces observations y ont révélé des galaxies encore inconnues, très massives mais opaques, n’émettant que très peu de lumière visible en raison d’une grande quantité de poussières. Ces galaxies « sombres », très lointaines, qui pourraient être les progénitrices des galaxies les plus massives de l'univers, révèlent que l’ampleur de la formation des étoiles au cours des premiers milliards d’années de l’histoire cosmique pourrait avoir été jusqu'à présent largement sous estimée. Ces travaux viennent d'être publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Les neutrinos issus du Big Bang parcourent l’Univers depuis plus de 13 milliards d'années. Ils sont quasi indétectables mais leur empreinte sur la formation des grandes structures de l'Univers comme les galaxies, peut être détectée. Pour la première fois, cette trace du « fond diffus de neutrinos » issus du Big Bang sur les « oscillations acoustiques baryoniques » (BAO) a été déduite du relevé de 1,2 million de galaxies du "Sloan Digital Sky Survey" (SDSS). Ces données correspondent à 5 années d’observations de l’expérience BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), télescope au sol installé au Nouveau Mexique. Le résultat, publié dans la revue Nature Physics, montre comment la phase des BAO permet de contraindre le nombre d'espèces des neutrinos du modèle standard de la physique des particules.
Le groupe du DPhP participe à ce projet depuis plus de 10 ans et actuellement à son extension, le projet eBOSS. Dans un futur très proche, le projet DESI pourra étudier encore plus précisément ce fond de neutrinos cosmiques produit par le Big Bang.
Les régions de formation d'étoiles les plus intenses de l'Univers jeune interagissent fortement avec leur environnement par des échanges rapides de gaz. Cette découverte a été faite au coeur d'une des plus lointaines galaxie massives découverte en 2015 par le satellite Planck et baptisée "l'Emeraude". Elle a été réalisée par une équipe internationale d’astronomes, notamment de l’Institut d’astrophysique spatiale (Université Paris-Sud/CNRS), du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS) et du Département d'Astrophysique-Laboratoire Astrophysique Instrumentation Modélisation (CEA/CNRS/Université Paris Diderot) et permet ainsi d' approfondir la compréhension de la phase d'évolution rapide des galaxies massives, il y a environ 11 milliards d’années. Cette étude est publiée, au travers de deux articles, dans la revue Astronomy & Astrophysics du 30 novembre 2018.
À l’aide de l’observatoire XMM-Newton de l’ESA, une équipe internationale, dirigée par Marguerite Pierre du Département d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu vient de révéler les derniers résultats du sondage XXL, le plus vaste programme d’observation en rayons X réalisé à ce jour par le satellite XMM. Le deuxième lot de données qui vient d'être publié dans un numéro spécial de la revue Astronomy & Astrophysics, comprend des informations sur 365 amas de galaxies et sur 26 000 noyaux galactiques actifs (AGN). Par l'examen profond de deux grandes régions du ciel, le sondage XXL est la première étude en rayons X à détecter suffisamment d’amas de galaxies et d’AGN pour permettre de retracer la structure à grande échelle de l'Univers et son évolution dans le temps avec des détails sans précédent.
Le télescope spatial infrarouge SPICA vient d’être présélectionné par l’agence spatiale européenne (ESA) afin de participer à la compétition finale qui verra en septembre 2021 le choix de la prochaine mission de taille moyenne de l’ESA (mission M5). SPICA est un télescope infrarouge de grande taille (diamètre 2,5 m) entièrement refroidi à une température de seulement quelques degrés au dessus du zéro absolu. Ce concept a été proposé à l’ESA dans le cadre de la compétition pour la mission M5 du programme « Cosmic Vision » (25 propositions soumises) par un consortium de laboratoires de recherche Européens mené par la Hollande en collaboration étroite avec l’agence spatiale japonaise (JAXA), et auxquels participent en France le CEA, le CNRS et leurs universités associées avec le support du CNES.
La caméra MegaCam développée au CEA-Irfu vient de révéler des structures jusqu'ici insoupçonnées au sein du célèbre Quintette de Stephan, une spectaculaire association de cinq galaxies. La découverte d'un halo rouge très étendu, constitué de vieilles étoiles, et centré sur l'une des galaxies elliptiques, NGC 7317, montre que le groupe de galaxies est encore en très forte interaction, un aspect totalement ignoré dans les études précédentes. Cette interaction montre que le Quintette de Stephan est encore le théâtre d'un cannibalisme galactique généralisé, en contradiction avec les prédictions théoriques actuelles qui devront donc être révisées. Ces résultats d'une équipe de l'Observatoire astronomique de Strasbourg, du Département d'Astrophysique du CEA et de l'observatoire de Lund (Suède) sont publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society de janvier 2018.
En réussissant pour la première fois à analyser la lumière de près de 1000 galaxies elliptiques très lointaines, à plus de 10 milliards d'années-lumière, une équipe de chercheurs incluant trois astrophysiciens du Département d'Astrophysique du CEA-Irfu vient de révéler que ces galaxies du début de l'univers contiennent beaucoup de gaz mais ne forment pas pour autant des étoiles. Une véritable énigme qui remet en cause notre compréhension de l'évolution de ces galaxies géantes. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Astronomy du 16 Janvier 2018.
Une équipe internationale incluant deux chercheurs du Département d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu a détecté pour le première fois la présence de la molécule CH+ dans les galaxies distantes de l’Univers jeune, grâce au grand interféromètre ALMA. La présence de cette molécule particulière démontre l'existence autour des jeunes galaxies de vastes réservoirs turbulents de gaz froid de faible densité. Leur présence pourrait permettre d'expliquer comment les galaxies parviennent à prolonger leur phase d’intense formation stellaire malgré l'éjection de matière induite lors des explosions d'étoiles. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 24 aout 2017.
Une équipe internationale incluant un chercheur du Laboratoire AIM-Département d'Astrophysique du CEA-Irfu vient de découvrir au sein de l'amas de galaxies Abell 2670 une galaxie elliptique de forme totalement inattendue. Des observations profondes réalisées grâce au nouveau multi-spectrograph MUSE nouvellement mis en service à l'observatoire européen VLT du Chili, ont révélé une galaxie elliptique très déformée, montrant en particulier de longues queues de gaz et des régions de formation d'étoiles normalement absentes dans ce type de galaxies. Les astronomes supposent désormais que cette galaxie a du subir une fusion récente avec une autre galaxie riche en gaz. Une grande partie de ce gaz a été conduit au centre de la galaxie elliptique lors de la collision. Ces résultats sont publiés dans l'Astrophysical Journal Letters de mai 2017
Un trou noir géant a détruit une étoile et a ensuite ingurgité ses restes pendant environ une décennie, selon les astronomes. C'est plus de dix fois plus long que tous les évènement analogues observés jusque ici.
Une équipe intenationale de chercheurs, incluant un astrophysicien du Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu, a fait cette découverte étonnante en utilisant des données des trois satellites, Chandra X-ray Observatory (NASA), SWift (NASA) ainsi que XMM-Newton (ESA). Les résultats de cette étude sont à paraitre dans la revue Nature Astronomy.
Une équipe de chercheurs dirigée par Rémi Adam (Laboratoire Lagrange – OCA, UCA, LPSC Grenoble, CNES), Iacopo Bartalucci et Gabriel Pratt (Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu), a obtenu pour la première fois une image de la vitesse du gaz dans des amas de galaxies en collision grâce à NIKA [1], une caméra nouvelle génération dans le domaine millimétrique, au foyer du télescope IRAM de 30 m de diamètre du Pico Veleta (Espagne). Les observations NIKA, qui ont fourni une cartographie précise de la vitesse du gaz chaud dans les amas, offrent une nouvelle manière d'étudier la collision des amas de galaxies, responsables des événements les plus énergiques dans l’Univers après le Big Bang. Ces travaux sont en cours de publication dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Des observations de Malin 1, une galaxie voisine et un prototype parfait des "galaxies géantes avec une faible luminosité de surface», ont permis à une équipe internationale comprenant un chercheur du Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-IRFU de faire une découverte inattendue qui remet en question les hypothèses sur le processus de formation des galaxies de ce type. Il suggère que le disque géant de Malin-1, le plus grand connu dans l'univers, n'est pas la conséquence d'une collision, mais est en place depuis plusieurs milliards d'années, et les étoiles y sont formés de façon modérée mais stable sur un long terme. En raison de leur aspect diffus et leur très faible brillance, ces galaxies massives sont difficiles à observer et demeurent mal connues aujourd'hui. Elles pourraient être une fraction importante des galaxies dans l'univers, car de nombreux objets semblables à Malin 1 pourraient avoir échappé à notre vigilance.
L'article, publié dans la revue Astronomy and Astrophysics, présente pour la première fois des images de Malin 1 obtenues à six longueurs d'onde différentes - de l'ultraviolet par le projet GUViCS1 à l'optique et proche infrarouge par le biais du projet NGVS1 avec la caméra MegaCam développée au CEA et installée sur le Télescope Canada-France-Hawaii (CFHT) [1]. Initialement prévu pour étudier l'amas de galaxies de la Vierge, ces grandes campagnes d'observation permettent également de travailler sur d'autres objets dans l'arrière-plan de cet amas, comme cela est le cas dans cette étude.
Une équipe internationale d’astronomes a utilisé le Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l’Atacama (ALMA) pour explorer l’un des recoins de l’Univers révélé par le Champ Ultra Profond du satellite Hubble (HUDF). Ces nouvelles observations d’ALMA sont sensiblement plus profondes et mieux résolues que les sondages antérieurs effectués dans le domaine millimétrique. Elles mettent clairement en évidence l’existence d’une étroite relation entre le taux de formation stellaire dans les galaxies jeunes et leur masse stellaire totale. Elles révèlent par ailleurs l’abondance ainsi que la distribution spatiale du gaz à partir duquel naissent les étoiles, offrant ainsi un nouvel aperçu de cet “Age d’Or” de la formation galactique daté de quelque 10 milliards d’années.
Ces nouveaux résultats des observations d’ALMA font l’objet d’une série d’articles à paraitre dans l’Astrophysical Journal et les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ils seront par ailleurs dévoilés lors du colloque “Les Cinq Ans d’ALMA”, organisé cette semaine à Palm Springs, Californie, Etats-Unis.
Une nouvelle carte des amas de galaxies en trois dimensions vient d'être publiée par une équipe de chercheurs dirigée par Marguerite Pierre du Service d'Astrophysique-AIM du CEA-Irfu grâce à un sondage de deux régions du ciel, chacune couvrant chacune environ 25 degrés carrés, soit environ 100 fois la surface de la pleine Lune. Ce sondage, baptisé XXL, a été réalisé de 2011 à 2013 à l'issue de 543 observations en rayons X du satellite XMM-Newton, nécessitant plus de 6 millions de secondes d'exposition. Le sondage XXL a permis de localiser et d'identifier 450 amas de galaxies ainsi que 22 000 galaxies actives. Les amas de galaxies sont les plus grandes structures de l'Univers, pouvant atteindre des masses de plus de cent mille milliards de fois la masse du Soleil. Leur nombre et répartition ont pu être reconstitués jusqu'à des distances d'environ 7 milliards d'années-lumière où l'Univers n'a que la moitié de son âge actuel. Le sondage XXL a révélé une densité d'amas sensiblement moins élevée que celle prévue par les modèles cosmologiques et une quantité de gaz dans ces amas également plus faible qu'attendue. Il a aussi permis la découverte de 5 nouveaux super-amas ou amas d'amas de galaxies. Ces résultats préliminaires font l'objet d'une première série de 13 articles, publiés dans un numéro spécial de la revue Astronomy & Astrophysics (sous presse).
Une équipe de scientifiques, dirigée par des chercheurs du Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM du CEA-Irfu vient de révéler qu’une galaxie naine, résultant d’une collision de deux galaxies il y a plus de 300 millions d’années, pourrait permettre de mieux comprendre les premières concentrations d’étoiles et de gaz observées à grandes distances, au début de l’Univers et qui sont normalement trop faibles pour être obsevées par les télescopes actuels. Cette galaxie, baptisée NGC 5291N, a été observée grâce au nouveau spectrographe MUSE récemment mis en service au Très Grand Télescope (VLT) de l’observatoire Européen austral (ESO) et a révélé des caractéristiques inhabituelles, proches de celles des premières galaxies de l’Univers. Ces résultats sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics (sous presse).
Dans un article de revue pour "Reports on Progress in Physics", Martin Kilbinger du Service d’Astrophysique/laboratoire AIM du CEA-Irfu présente un bilan complet des résultats obtenus à partir des observations des cisaillements cosmiques dans les 15 dernières années. L'effet de cisaillement cosmique, qui a été mesuré pour la première fois en 2000, se manifeste par des déformations des images des galaxies sous l'effet de la gravitation des amas de matière. Il permet notamment de cartographier la matière noire mais également de déterminer comment l'énergie sombre affecte la toile cosmique. L'article met en évidence les défis les plus importants pour transformer le cisaillement cosmique en un outil précis pour la cosmologie. Jusqu'à présent, la matière noire a été cartographiée pour seulement une minuscule fraction du ciel. Des observations à venir, comme celles de la future mission spatiale Euclid, couvriront la plupart des régions accessibles sur le ciel. La revue presente les progrès potentiels attendus de ces futures missions pour notre compréhension du cosmos.
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Un des produits phares du satellite Planck (ESA), le catalogue d’amas de galaxies détectés dans les cartes du fond diffus de l'univers, vient d'être mis à la disposition de la communauté scientifique, le 21 mars 2013, en même temps que les premiers résultats cosmologiques du satellite. Basé sur 15 mois d’observation de l’ensemble du ciel aux ondes millimétriques, ce catalogue, qui contient 1227 amas de galaxies, a été établi grâce au rôle majeur des scientifiques du Service de Physique des Particules (SPP) et du Service d'Astrophysique-AIM du CEA-Irfu. Par l'analyse des perturbations que subit la lumière du fond diffus en traversant ces amas, les chercheurs ont pu déterminer de façon indépendante la répartition de matière dans l'univers. Surprise, cette répartition semble différente de celle déterminée à partir du fond diffus lui-même. Une différence qui pourrait s'expliquer par l'existence de neutrinos massifs. Les plus petites des particules dont les masses n'ont pu encore être déterminées pourrait ainsi modifier la répartition de la matière dans l'Univers et influencer la formation des amas de galaxies, les plus gros objets de l’Univers.
Une équipe internationale à laquelle ont participé Emanuele Daddi [1] et David Elbaz du Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM vient de déterminer la distance d'une des galaxies les plus productrices d'étoiles. Au grand étonnement des astronomes, cette galaxie baptisée HDF850.1 qui produit près de 1000 fois plus d'étoiles que notre galaxie, est située à une très grande distance, dans une région où l'univers est âgé de seulement 1,1 milliards d'années. Elle était invisible sur l'image la plus profonde du ciel visible obtenue par le satellite Hubble mais a été révélée par des observations en ondes millimétriques obtenues à l'interféromètre IRAM du Plateau de Bures (Hautes-alpes). Cette production très précoce d'étoiles dans un univers encore très jeune est une véritable surprise pour les scientifiques. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 14 juin 2012.
Pour retracer l’histoire de l’Univers, les physiciens ont besoin d’en faire des images à ses différents âges et ce jusqu’à des temps remontant à des dizaines de milliards d’années.
Les scientifiques du Sloan Digital Sky Survey (SDSS-III), dont un groupe de l’Irfu et du CNRS (IN2P3 et INSU) font partie, ont réalisé la plus grande carte de l'Univers lointain à partir du relevé BOSS (Baryon Oscillations Spectroscopic Survey). Cette carte en trois dimensions montre la position dans l’espace et dans le temps des nuages de gaz d'hydrogène intergalactique. Elle a été obtenue en utilisant la lumière des objets les plus brillants du cosmos, les quasars, qui éclairent ces nuages que l’on peut alors imager. Plus de 14 000 quasars ont été utilisés pour réaliser cette première carte de l’hydrogène de l’Univers, dont la 3e dimension permet de remonter le temps. Fin 2014, une nouvelle carte sera établie à l’aide de d’un nombre de quasars dix fois supérieur. Elle offrira alors un aperçu inédit de l'Univers tel qu’il existait il y a 11 milliards d'années et elle permettra d’étudier comment l'expansion de l'Univers a évolué au cours de son histoire.
Le Conseil d'Administration de la Fondation Simone et Cino del Duca vient d'attribuer le grand prix scientifique 2011 au Professeur Romain Teyssier, Ingénieur au Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) et professeur à l'Université de Zurich.
Le Grand Prix scientifique de la Fondation Simone et Cino del Duca – Institut de France, doté de 300 000 euros, est destiné à récompenser une équipe de chercheurs scientifiques français ou étrangers.
Le Prix 2011 avait pour thème :
« Modélisation scientifique de phénomènes complexes, traitement de l’information associée et simulations numériques ».
Le Jury, composé d’éminents scientifiques en majorité membres de l’Académie des sciences, attribue le Prix 2011 au Pr. Romain Teyssier et à son équipe afin de récompenser leurs découvertes majeures dans le domaine de la modélisation numérique des phénomènes galactiques.
Le Conseil d'Administration de la Fondation Simone et Cino del Duca - Institut de France vient d'attribuer le grand prix scientifique 2011 au Professeur Romain Teyssier, Ingénieur au Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) et professeur à l'Université de Zurich. Le Grand Prix scientifique, doté de 300 000 euros, est destiné à récompenser une équipe de chercheurs scientifiques français ou étrangers. Le Prix 2011 avait pour thème :
« Modélisation scientifique de phénomènes complexes, traitement de l’information associée et simulations numériques ».
Le Jury, composé d’éminents scientifiques en majorité membres de l’Académie des sciences, a décerné le Prix 2011 à Romain Teyssier et à son équipe afin de récompenser leurs découvertes majeures dans le domaine de la modélisation numérique des phénomènes galactiques.
Cela faisait 18 mois que la communauté scientifique attendait les données relevées par Planck, le satellite de l’Agence Spatiale Européenne. L’heure des premiers résultats scientifiques a sonné. La première édition du catalogue de sources compactes (ERCSC, Early Release Compact Sources Catalogue), avec plusieurs milliers de sources détectées par Planck, a été publiée et présentée dans le cadre d'un colloque international qui se tient du 11 au 14 janvier 2011 à la Cité des Sciences et de l'Industrie de la Villette (Paris).
Lire le communiqué de presse commun CNES-CNRS-CEA-ESA
Voir également le programme du colloque
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Une équipe internationale d’astronomes, comprenant plusieurs chercheurs français, vient de mesurer l’éloignement exact de cinq galaxies très lointaines, grâce à l'observatoire spatial Herschel de l'ESA et à des observations au sol, impliquant notamment l’interféromètre de l’Institut de radioastronomie millimétrique1 . Les chercheurs ont ainsi démontré que la lumière de ces galaxies avait dû voyager pendant environ dix milliards d'années avant de nous atteindre. Pour parvenir à ces résultats, ils ont tout d’abord mis au point une nouvelle méthode qui utilise, pour la première fois dans le domaine submillimétrique2 , un phénomène appelé « lentille gravitationnelle », sorte de loupe cosmique que détecte Herschel. Difficiles à observer jusqu’à aujourd’hui, ces galaxies lointaines en cours d’évolution rapide constituent l’une des clés pour mieux comprendre l’histoire des galaxies dans notre Univers. Ces résultats sont publiés dans la revue Science du 5 novembre 2010.
Une équipe internationale d’astronomes dirigée par Masato Onodera du Service d'Astrophysique du CEA-Irfu, travaillant dans le cadre d’un projet financé par l’Agence Nationale de la recherche (ANR)[1], a utilisé le télescope japonais Subaru[2] pour prendre un spectre infrarouge d’une galaxie elliptique massive très lointaine et extrêmement brillante. Cette galaxie est située à 10 milliards d’années-lumière de la Terre et est observée au moment où l’Univers n’avait qu’environ un quart de son âge actuel. Paradoxalement, et en contradiction avec certaines études précédentes, cette galaxie ressemble à ses cousines de notre Univers local. Ce résultat apporte une touche de complexité supplémentaire au « puzzle » de l’évolution des galaxies et montre que certaines galaxies elliptiques peuvent déjà atteindre leur taille adulte tôt dans l’évolution de l’Univers, tandis que d’autres peuvent augmenter leur volume une centaine de fois au cours du temps. Ces résultats sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal du 20 Mai 2010.
Les galaxies les plus massives dans notre Univers proche sont des elliptiques géantes. Elles ont une forme ovale régulière et ne possèdent pas de disque comme les galaxies spirales dont fait partie notre propre galaxie, la Voie lactée.
Après son lancement le 14 mai 2009, le satellite Planck [1] observe en continu la voûte céleste et cartographie l'ensemble du ciel depuis le 13 août, pour obtenir la première image à très haute résolution de l'aube de l'Univers. Le satellite Planck vient de terminer son premier tour de ciel. Les premières images révèlent des détails insoupçonnés sur l'émission de gaz et de poussières dans notre propre galaxie. Des scientifiques du CEA-Irfu, au sein d'une large collaboration internationale, travaillent actuellement sur l'extraction et l'exploitation des catalogues d'objets détectés par Planck. Ces catalogues intermédiaires sont indispensables pour comprendre et soustraire les émissions parasites en avant plan de la lumière de fond de l'univers, trace fossile de ses premiers âges. Ils permettent également de mieux comprendre la formation des plus grandes structures de l'univers, les amas de galaxies. Les premiers catalogues devraient être publiés en janvier 2011. En revanche, les publications scientifiques définitives sur la première lumière de l'Univers ne devraient intervenir que vers la fin 2012.
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.
Une équipe de chercheurs français, sous la direction de Romain Teyssier, astrophysicien au CEA (Service d'Astrophysique, CEA-DAPNIA), a mené à terme, dans le cadre du “Projet Horizon ”, la plus grande simulation jamais réalisée de la formation des structures de l’Univers. Cette simulation, qui s’est appuyée sur le nouveau supercalculateur BULL du Centre de Calcul Recherche et Technologie (CCRT), va permettre aux astrophysiciens de comparer leurs modèles aux observations astronomiques avec un réalisme sans précédent. Les premières images permettent une exploration virtuelle de l'univers avec une précision jamais encore atteinte (voir l'animation pour un voyage à travers un "cube" d'Univers).
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).
Une équipe internationale dirigée par des astrophysiciens du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA/DSM/DAPNIA et laboratoire AIM (CNRS, Université Paris Diderot) vient de découvrir une importante quantité de matière noire dans trois galaxies naines formées lors d'une collision entre galaxies il y a environ 360 millions d'années. Ce résultat, confirmé par le résulat de simulations numériques, est totalement inattendu et en contradiction avec le modèle théorique actuel de formation des galaxies dans l'Univers. Il indique que les disques des galaxies contiennent bien de la matière noire, contrairement aux prédictions des modèles cosmologiques. Ce résultat parait aujourd'hui dans la version electronique de la revue Science (10 Mai 2007).
Au terme de douze années marquées de surprises, de contradictions et de rebondissements, les modèles des astrophysiciens ont eu raison des apparences : le nombre d’étoiles peu lumineuses de notre galaxie est conforme aux modèles déduits des observations dans le voisinage du Soleil, et bien inférieur à ce que les premières observations laissaient supposer. C’est à cette conclusion que viennent d’arriver trois programmes de recherche de la distribution des astres sombres dans notre galaxie. Un article majeur dans Astronomy & Astrophysics de juillet 2006 explique comment l’expérience Eros, dont le Dapnia fut à l’origine, a pu aboutir à de tels résultats.
Les galaxies naines observées dans l’Univers proche, en particulier celles en orbite autour des galaxies massives comme notre Voie Lactée, ont-elles toutes été formées très tôt dans l’histoire de l’Univers comme le supposent les scénarios cosmologiques classiques ? Des chercheurs du Laboratoire d’étude du rayonnement et de la matière en astrophysique (CNRS, Observatoire de Paris, Université Paris-6) et du laboratoire AIM "astrophysique, interactions multi-échelles" (service d’astrophysique du CEA/Dapnia, CNRS et Université Paris-7) viennent de montrer, à l’aide d’un grand nombre de simulations numériques à haute résolution, qu’une fraction non négligeable d’entre elles aurait été produite au cours de collisions relativement récentes entre galaxies massives.
Ces naines, dites "de marée", qui s’apparentent à des galaxies satellites, pourraient contaminer les échantillons statistiques de galaxies naines sur lesquels s’appuient nombre d’études cosmologiques.
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Dernière mise à jour : 21-11-2024
