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Publication : 14 avril 2016

Euclid à l’assaut de la face sombre de l’Univers

Le comité des Programmes Scientifiques (SPC) de l’Agence spatiale Européenne (ESA) a approuvé officiellement le démarrage de la phase de construction de la mission spatiale Euclid le 20 juin. Euclid étudiera l’Univers sombre avec une précision inégalée, traquant la distribution et l’évolution de la matière et de l’énergie sombre. Cette approbation est la phase finale d’un long processus de sélection dans le cadre du programme Vision Cosmique de l’ESA (2015-2025). Une équipe de chercheurs et d’ingénieurs du laboratoire Lagrange (OCA, CNRS, UNS) de l’Observatoire de la Côte d’Azur est impliquée dans cette mission spatiale. Le lancement d’Euclid est prévu au second trimestre 2020.

Vue d’artiste d’Euclid (crédit : C. Carreau/ESA)

La mission Euclid a été conçue et optimisée pour répondre à l’une des questions clés de la cosmologie moderne : comprendre la raison de l’expansion accélérée de l’Univers découverte en 1998 et récompensée par le Prix Nobel de Physique en 2011. Cette découverte a motivé l’introduction d’une composante d’énergie sombre, qui représenterait 73% du contenu de l’Univers, en sus de 23 % de matière sombre, dont on observe les effets à grande échelle. Une autre alternative consisterait à interpréter cette accélération comme une manifestation d ‘effets gravitationnels imprévus par la théorie standard de la gravitation, la relativité générale. Euclid permettra, grâce à des relevés d’une majeure partie du ciel, d’effectuer une cartographie à trois dimensions inégalée en taille et profondeur de la distribution des galaxies ainsi que de la matière noire. Deux méthodes principales seront mises en œuvre pour tenter de comprendre la nature de l’énergie noire, mesurant respectivement le cisaillement gravitationnel et les oscillations baryoniques (cf. communiqué de presse CNES/INSU/CEA).

Environ un millier de scientifiques de 100 instituts européens et américains appartiennent au Consortium Euclid qui constitue aujourd’hui la plus grande collaboration dans le domaine de l’astronomie. Ce consortium, piloté par Yannick Mellier de l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP), délivrera deux instruments à l’ESA : un imageur dans le visible (VIS), ainsi qu’un imageur spectrographe dans le proche infrarouge (NISP), qui équiperont un télescope de diamètre 1.2m. Ces instruments de pointe, équipés de caméras infrarouges à grand champ, vont permettre d’acquérir une quantité énorme de données de qualité exceptionnelle sur une grande fraction du ciel. L’analyse de ces données requerra de colossales ressources informatiques et sera orchestrée par le Segment Sol Scientifique (SGS), comprenant des centaines de scientifiques dans toute l’Europe. Au niveau français, une dizaine de laboratoires soutenus par le CNES constituent le fer de lance du consortium et ont largement contribué par des études approfondies à la sélection d’Euclid.

Une équipe de chercheurs et d’ingénieurs du Laboratoire Lagrange (OCA, CNRS, UNS) de l’Observatoire de la Côte d’Azur est fortement impliquée dans la préparation de l’exploitation scientifique de la mission. Ils s’intéressent en particulier aux signatures imprimées par l’énergie sombre sur les amas de galaxies, les structures gravitationnellement liées les plus massives de l’Univers. En effet, cette énergie va influencer l’évolution du nombre d’amas en fonction de leur masse et de leur distance, ainsi que leur tendance à se regrouper dans l’Univers. « Euclid permettra de détecter des dizaines de milliers d’amas de galaxies, jusqu’à des époques auxquelles l’Univers avait à peine un quart de son âge actuel » explique Sophie Maurogordato, chercheur au CNRS, chargée de coordonner avec Andrea Biviano de l’Observatoire de Trieste, le groupe du Segment Sol d’Euclid dédié aux amas de galaxies. Puis elle précise que « les comptages d’amas dépendent de l’énergie sombre de deux manières : d’une part celle-ci agit directement sur l’expansion de l’Univers et va donc affecter la croissance du volume avec le temps ; d’autre part elle va tendre à contrebalancer l’effet de la gravité et affecter le taux de croissance des structures. En comparant les résultats obtenus par cette approche aux méthodes sensibles uniquement au taux d’expansion comme les oscillations baryoniques (BAO), Euclid permettra de tester si notre théorie de la gravité, basée sur la Relativité Générale, est suffisante pour expliquer l’accélération de l’Univers. »

Contacts
Contacts Locaux :
Sophie Maurogordato
Responsable de l’Equipe Galaxies et Cosmologie, Laboratoire Lagrange, OCA/CNRS/UNS
Tel : +33 4 92 00 31 50
Email : Sophie.Maurogordato@oca.eu

Cyrille Baudouin
Responsable de la communication Observatoire de la Cote d’Azur
Tel : +33 4 92 00 19 70
Email : Cyrille.Baudouin@oca.eu

Contacts Internationaux :

Yannick Mellier (Euclid Consortium Lead)
Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, France
Phone : +33 1 44 32 81 40

Email : mellier@iap.fr

Bob Nichol (EC Communications Lead)
ICG, University of Portsmouth, Portsmouth, UK
Phone : +44 (0)23 9284 3117
Mobile : +44 (0)7963792049
Email : bob.nichol@port.ac.uk
Twitter : robertcnichol

Communiqués de Presse :

Le communiqué de presse de l’ESA

Le communiqué de presse du CNES/INSU/CEA

Informations complémentaires

1- Les laboratoires du CNRS participant au consortium Euclid sont les suivants :
Astrophysique Instrumentation et Modélisation (Université Paris Diderot /CEA/CNRS) AstroParticules et Cosmologie (Université Paris Diderot / CNRS/CEA / Observatoire de Paris) Centre de Physique des Particules de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS) Institut d’Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie/CNRS) Institut d’Astrophysique Spatiale (UIniversité Paris-Sud/CNRS) Institut de Physique Nucléaire de Lyon (Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS) Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (Université Toulouse 3 - Paul Sabatier/CNRS) Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS) Laboratoire Lagrange (Observatoire de la Côte d’Azur/CNRS/Universite de Nice Sophia Antipolis) Centre de Calcul de l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (CNRS)

2- La mission EUCLID
Euclid est une mission de classe M. Elle fait partie du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l’ESA. Euclid est un télescope spatial de 1,2 mètre et sera situé au second point de Lagrange du système Terre-Soleil. Il effectuera deux sondages principaux du ciel pendant au moins 5 ans. Le sondage « large » couvrira 40% du ciel et a pour objectif la cartographie des emplacements et des formes de milliards de galaxies. Le champ profond d’Euclid couvrira une zone du ciel correspondant à environ 100 fois le taille de la pleine Lune (ou 15 000 fois plus grand que le Hubble Ultra Deep Field), avec une profondeur sans précédent. La combinaison de la profondeur et de l’importante zone du ciel couverte permettra à Euclid de détecter des sources très rares comme des quasars à très grands redshifts et peut être les premières galaxies à s’être formées.
Euclid a officiellement été sélectionné pour voler en octobre 2011 avec le Consortium Euclid retenu le 20 juin 2012 pour aider à la construction d’Euclid. Pour la mission Euclid, l’ESA fournira le satellite (construit sous contrat par des industriels), le lancement sur une fusée Soyuz depuis la base de Kourou en Guyane, l’exploitation pour au moins 6 ans et les archives de la mission. Le Consortium Euclid fournira les instruments scientifiques pour Euclid (VIS et NISP), les logiciels de traitement des données et d’analyses scientifiques ainsi que le pilotage scientifique de la mission. Le consortium est composé de près de 1000 scientifiques provenant de centaines d’institutions en Allemagne, en Autriche, au Danemark, en Espagne, en Finlande, en France, en Italie, au Pays-Bas, au Portugal, en Norvège, en Roumanie, au Royaume-Uni et en Suisse ainsi que des contributions de laboratoires aux Etats-Unis.

3- L’Univers sombre
Depuis bientôt 80 ans maintenant, les astronomes connaissent l’existence de la « matière noire », matière qui ne rayonne pas ou ne réfléchit pas la lumière et qui ne peut être détectée qu’à travers son influence gravitationnelle. Les scientifiques ne savent toujours pas la véritable nature physique de la matière noire, mais son existence a été confirmée à de nombreuses reprises au cours des dernières décennies. En 1999, des astronomes ont trouvé des indices de la présence d’un élément encore plus étrange de l’Univers sombre, à savoir « l’énergie noire » qui semble être à l’origine de l’expansion de plus en plus rapide de l’Univers. Cette « Energie noire » représente les trois quarts du volume énergétique global de l’Univers ; trois fois l’énergie associée à la matière noire et vingt fois l’énergie de la matière normale comme les atomes. Les idées sur ce qu’elle pourrait être sont nombreuses, mais jusqu’à présent, aucune explication sur la nature de cette mystérieuse substance de l’Univers n’est satisfaisante. Les astrophysiciens pensent que la découverte de sa véritable nature révolutionnera la physique fondamentale et notre connaissance des lois fondamentales de la physique de la nature.

*Cette annonce a été réalisée à partir du communiqué de presse CNRS-CEA-CNES-UPMC du 20-6-12 intitulé » Feu vert pour la mission spatiale Euclid.

Euclid_PR_OCA_final.pdf

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Publication : 14 avril 2016

5-6 juin 2012

Passage de Vénus devant le Soleil
Un nouvel instrument. Une expédition scientifique française.

C’est la dernière occasion du siècle. Le 5-6 juin 2012, la planète Vénus passe devant le Soleil. Un phénomène rare et riche en informations sur l’atmosphère de « l’Étoile du berger ». Les astronomes du monde entier se mobilisent pour l’observer depuis l’Asie, le Pacifique, l’Amérique… Parmi eux, les Français prévoient des observations inédites et se préparent à partir en expédition, dans le sillage d’illustres prédécesseurs tels que James Cook, Cassini de Thury au XVIIIe siècle ou Jules Janssen au XIXe. Neuf télescopes mobiles, cinq grands observatoires solaires et six satellites sont impliqués. Enjeu : préfigurer la quête des autres mondes, lointains et habitables. Aux origines de cette mobilisation, deux chercheurs de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire de la Côte d’Azur ont conçu spécialement un instrument original – le cythérographe.

Lever d’un croissant de Vénus sur le Soleil lors du passage de 2004.
(© Sylvain et André Rondi, 2004)

L’opportunité est exceptionnelle. Les passages de Vénus devant le soleil n’ont lieu que par paires séparées de huit ans, à plus d’un siècle d’intervalle. Les dernières occurrences se sont produites : en 1761 et 1769, 1874 et 1882, puis le 8 juin 2004. À chaque fois, les équipes de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire de Nice se sont trouvées étroitement associées aux campagnes internationales et aux expéditions maritimes mises en œuvre. Les noms de James Cook (1728-1779), César-François Cassini de Thury (1714-1784), Guillaume Le Gentil de la Galaisière (1725 - 1792), Jules Janssen (1824-1907) ou Henri-Joseph Perrotin (1845–1904) les ont brillamment illustrées. En 2004 encore, le passage de Vénus devant notre étoile a donné lieu à une opération pédagogique sans précédent. Pilotée par l’Institut de mécanique céleste et de calculs des éphémérides de l’Observatoire de Paris, elle a permis de reproduire la mesure de la dimension du Système solaire et a rencontré un véritable succès populaire. Pour la première fois également, des informations originales sur l’atmosphère de Vénus ont été obtenues et ont donné lieu à une collaboration entre deux chercheurs de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire de la Côte d’Azur. Ils ont décidé de poursuivre l’aventure scientifique en 2012.

Cette année en effet, Vénus s’apprête à glisser une nouvelle fois devant le disque brillant du Soleil, mardi 6 juin de 0h10 à 6h50 heure légale française. Par conséquent, en métropole, le spectacle sera réduit à la dernière heure du processus, au lever du Soleil. Les territoires et départements d’outremer dans l’océan Pacifique seront aux premières loges. La Nouvelle-Calédonie ainsi qu’en Polynésie, les îles de Tahiti et des archipels Wallis-et-Futuna, Tuamotu ou des Marquises en profiteront pleinement. Attention toutefois à respecter scrupuleusement les précautions d’observation du Soleil
(voir l’encadré en fin de communiqué).

Une expédition scientifique sur mesure

Pour cette occasion exceptionnelle, les scientifiques rejoindront les régions du Pacifique, de l’Asie ou d’Amérique. L’objectif est pour eux d’acquérir des données inédites, jusque-là considérées comme inaccessibles, sur la partie de l’atmosphère vénusienne qui s’étend au-dessus des nuages, à 70 kilomètres du sol. C’est un élément essentiel mais toujours mal connu de la climatologie de Vénus. Cette planète jumelle de la Terre, comparable en taille et en masse, a pour autant évolué très différemment : un effet de serre redoutable entraine des températures allant jusqu’à 465°C en surface, propres à fondre l’étain et le plomb. La jeunesse apparente de sa surface, la couleur même de ses nuages, demeurent inexpliquées.

Pour mener à bien cette mission, une panoplie d’instruments déployés sur Terre et dans l’espace permettra d’étudier simultanément l’atmosphère de Vénus, observée par transparence sur le disque solaire. L’anneau lumineux intense, l’« auréole », qui entoure Vénus au début et à la fin du passage, sera étudié pour la première fois dans différentes longueurs d’onde.

En savoir plus sur les exoplanètes

Au-delà des informations capitales apportées par ces observations coordonnées, les chercheurs auront ici l’opportunité d’acquérir, avec l’atmosphère de Vénus, une référence qui leur servira à l’étude de celle des exoplanètes. En effet, en passant devant le Soleil, l’Etoile du berger simule une planète extrasolaire de taille terrestre, en transit devant son étoile. Les satellites CoRoT du Cnes et Kepler de la Nasa ainsi que les télescopes au sol dont ceux de l’ESO ont déjà détecté plus de 750 de ces exoplanètes¹, tournant autour d’étoiles proches de la nôtre. Mais connaître la distance de la planète à son étoile n’est pas une donnée suffisante pour déterminer si la vie y est possible. Caractériser les atmosphères permet de franchir une autre étape dans la connaissance de ces nouveaux mondes.

Et c’est bien cette étape-là que s’attache à préparer la collaboration mise en place par Thomas Widemann de l’Observatoire de Paris et Paolo Tanga de l’Observatoire de la Côte d’Azur.

Neuf cythérographes

Dans ce but, les deux scientifiques ont mis au point un modèle original de lunettes astronomiques, baptisé cythérographes, du nom de Cythère, l’île grecque sanctuaire d’Aphrodite en mer Égée, entre Péloponnèse et Crète. D’un diamètre de 9 centimètres, elles sont produites en neuf exemplaires, pour un coût de 1 400 € l’unité. L’Observatoire de Paris, l’Observatoire de la Côte d’Azur, le CNRS, l’Agence spatiale européenne – ESA et l’université Paris-Diderot ont contribué à leur financement.

Les instruments sont conçus sur le principe du coronographe, mis au point par Bernard Lyot en 1930, afin de masquer la lumière éblouissante du Soleil. Ils sont adaptés à la dimension de Vénus et à l’auréole qui se forme à l’approche du passage. Afin de prendre en compte l’effet des brumes de l’atmosphère de Vénus tel que l’a révélé la mission Venus Express de l’Agence spatiale européenne - ESA, chaque instrument fonctionnera dans un intervalle spectral différent. Les cythérographes, fabriqués et assemblés à l’Observatoire de la Côte d’Azur, seront mis en station dans des régions bien choisies (Svalbard en Europe, Extrême-Orient, Asie centrale, côte ouest des Etats-Unis et Australie) par des équipes expérimentées, chaque station fonctionnant de manière autonome.

Le cythérographe pour l’observation du passage de Vénus en 2012 (© Paolo Tanga/Lagrange/Observatoire de la Côte d’Azur).

 
L’expédition scientifique

Equipés de cythérographes, les participants à l’expédition Venus Twilight Experiment (« expérience du crépuscule sur Vénus »), iront se baser à :

• L’observatoire solaire d’Haleakala, Maui, Hawaii
• L’observatoire Pirka à Nayoro, île d’Hokkaido, Japon
• Le lieu-dit Moondara près de Mount-Isa, Nouvelles-Galles du Sud, Australie
• L’Observatoire astronomique Tien Shan, Almaty, Kazakhstan
• L’Observatoire solaire d’Udaipur, Rajasthan, Inde
• Une station mobile à Longyearbyen, île de Svalbard, Norvège, océan Arctique
• L’Observatoire Lowell, Flagstaff, Arizona
• Une station mobile à Nuku Hiva, îles Marquises
• L’Observatoire Khurel Togout, Oulan-Bator, Mongolie, avec un autre type de lunette

Parallèlement, des études utilisant de grands télescopes existants seront menées depuis les sites des observatoires professionnels de Sacramento Peak (Nouveau-Mexique), Kitt Peak (Arizona), Haleakala (Hawaii), Udaipur (Inde) et Yunnan (Chine). Parmi les techniques de pointe utilisées, la spectro-imagerie de Fabry-Pérot et l’optique adaptative permettront de percevoir des détails de 20 kilomètres dans l’atmosphère de Vénus.

Le dispositif sera complété par les données de cinq satellites en orbite autour de la Terre et de Vénus : Venus Express (ESA), le télescope euro-américain Hubble (ESA/NASA), Hinode (Solar B) de l’Agence spatiale japonaise (JAXA), Picard du Cnes et Solar Dynamics Observatory SDO de la Nasa. Enfin, même la sonde euro-américaine Cassini en orbite autour de Saturne sera mise à contribution. Car, coïncidence des éphémérides, un passage de Vénus devant le Soleil sera également visible… depuis Saturne en décembre 2012.

Nouvelles visées scientifiques

Cette épopée permettra de tester les futures techniques d’analyse de la structure, de la composition et de la dynamique de l’atmosphère d’un tel astre de dimensions comparables à celles de la Terre. Les recherches sur les exoplanètes aboutiront dans un proche futur à la mise en évidence de planètes de taille comparable à celle de Vénus ou de la Terre dans leur zone habitable. Or, ces deux corps sont des planètes sœurs, presque semblables mais ayant évoluées différemment. Si Vénus était une exoplanète en transit, que verrions-nous de ses caractéristiques physiques ? De sa composition chimique ? Quelles mesures seraient sujettes à interprétation ? L’objectif est de découvrir la signature spectrale de l’atmosphère de Vénus, et tester la limite de détection de ses constituants atmosphériques qui nous sont déjà connus.

Ces travaux prépareront la mission Exoplanet Characterization Observatory Echo, proposée à l’ESA pour un lancement en 2024. La fusée Soyouz décollera de Guyane et emportera le télescope de 1,26 mètre de diamètre. Le but visé sera de sonder la physique et la chimie des atmosphères d’un échantillon significatif et représentatif d’une centaine d’exoplanètes qui incluront : jupiters chauds, neptunes glacées et super-terres tempérées.

En attendant, les prochains passages de Vénus devant le Soleil se produiront les 11 décembre 2117 et 8 décembre 2125.

Attention
Rappelons au public - et aux enfants - qu’il convient de ne jamais regarder le Soleil ni à l’œil nu, ni qui plus est à travers une paire de jumelles, une lunette ou un télescope. Les lésions sur la rétine sont irrémédiables et instantanés. Il est incontournable d’utiliser des lunettes « à éclipse » récentes, de qualité et certifiées CE.

Collaboration

Les chercheurs français impliqués dans l’expédition pour l’observation du passage de Vénus le 5-6 juin 2012 appartiennent :

• Au département LESIA² et à l’IMCCE³ de l’Observatoire de Paris
  (Thomas Widemann, François Colas, Frédéric Vachier, Jérôme Berthier, Pedro Machado, Sylvain Bouley, Lucie Maquet, Vincent Coudé du Foresto)
• Au laboratoire Lagrange⁴ de l’Observatoire de la Côte d’Azur
  (Paolo Tanga)
• Au Télescope Canada-France-Hawaii CFHT
  (Christian Veillet)
  
  

Notes

¹Voir le site http://exoplanet.eu/. Mis à jour régulièrement, il répertorie toutes les exoplanètes connues et confirmées.
²Le Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique LESIA est un département de l’Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS, à l’Université Pierre et Marie Curie et à l’Université Paris Diderot.
³L’Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides IMCCE est un institut de l’Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS, à l’Université Pierre et Marie Curie et à l’Université Lille 1.
⁴Le laboratoire Lagrange est une unité mixte de recherche de l’Observatoire de la Côte d’Azur dont les tutelles sont : l’Université de Nice Sophia Antipolis, le CNRS et l’OCA.

Référence

Sunlight refraction in the mesosphere of Venus during the transit on June 8th 2004, paru en mars 2012 dans la revue Icarus.

Pour en savoir plus

- The Venus Twilight Experiment sur le site de l’Observatoire de la Côte d’Azur : images ou petits films de l’auréole seront rapidement mis en ligne sur le wiki du site.

- 2012 : le passage de Vénus devant le Soleil sur le site de l’IMCCE - Observatoire de Paris.

- Histoire des passages : XVIIe, XVIIIe et XIXe siècles, avec notamment une animation montrant les observations de Jules Janssen en 1874 au Japon avec son revolver photographique.

- The Transit of Venus - 5-6 June 2012 sur le site d’Europlanet avec des interviews de chercheurs européens.

Dossier de presse

Télécharger le dossier de presse (format pdf 37 Mo) distribué aux journalistes lors de la conférence de presse tenue le mardi 15 mai 2012, à l’Observatoire de Paris.

Contacts chercheurs

Observatoire de Paris
Thomas Widemann
Maître de conférence UVSQ
LESIA
+33 (0) 1 45 07 77 38
thomas.widemann@obspm.fr

Observatoire de la Côte d’Azur
Paolo Tanga
Astronome adjoint
Laboratoire Lagrange
+33 (0)4 92 00 30 42
paolo.tanga@oca.eu

Contacts presse

Observatoire de Paris
Frédérique Auffret
+33 (0) 1 40 51 20 29
+33 (0) 6 22 70 16 44
presse.communication@obspm.fr

Observatoire de la Côte d’Azur
Cyrille Baudouin
+33 (0)4 92 00 19 70
cyrille.baudouin@oca.eu

Retrouvez ce communiqué et les images d’illustration couleur en haute définition sur :

http://www.grandpublic.obspm.fr

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Publication : 14 avril 2016

MATISSE : vers un nouveau regard au VLTI.

Le projet MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment), instrument de seconde génération du VLTI (Very Large Telescope Interferometer) vient de franchir une étape décisive : le passage de la revue finale de conception (« Final Design Review » ou FDR). Cette revue, qui s’est tenue à l’ESO (European Southern Observatory) les 25-26-27 avril, s’est déroulée avec succès, initiant l’étape de construction de l’instrument. Le Consortium MATISSE, chargé de concevoir, réaliser et tester cet instrument de seconde génération du VLTI est piloté par l’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA), et regroupe plusieurs instituts européens¹. MATISSE pourra combiner les faisceaux de 4 télescopes en mode interférométrique dans l’infrarouge moyen. Il permettra ainsi de réaliser des images à des résolutions angulaires inégalées dans un domaine de longueur d’onde très peu exploité en interférométrie optique. Cette avancée instrumentale permettra de porter un regard nouveau sur les disques protoplanétaires, au sein desquels se forment les planètes, ou bien encore sur les noyaux actifs de galaxie et notamment les régions les plus proches du trou noir central.

Le VLT est un ensemble de 4 télescopes de 8 mètres de diamètre, opéré par l’ESO, localisé sur le Cerro Paranal dans le désert chilien de l’Atacama, auxquels peuvent s’adjoindre 4 télescopes auxiliaires repositionnables (AT) de 1.80 m. Dans sa version interférométrique, le VLT permet de faire interférer les faisceaux provenant de plusieurs télescopes ; il devient alors le VLTI : le Very Large Telescope Interferometer.
Les détails astrophysiques révélés par le VLTI sont équivalents à ceux qu’obtiendrait un télescope virtuel de 200 mètres de diamètre (la distance séparant les 2 stations les plus éloignées des ATs). La technique d’interférométrie offre la possibilité d’observer des détails astrophysiques inaccessibles avec les télescopes classiques. Cependant, une mesure interférométrique ne fournit qu’une partie de l’information de l’objet observé, comme si le télescope de 200 mètres était « troué ». Une observation interférométrique ne donne donc pas accès à une image directe obtenue avec un télescope monolithique mais à un ensemble d’observables issues de la mesure des franges d’interférences. La reconstruction d’image fait appel à un processus d’inversion. Pour obtenir la totalité de l’information sur l’objet, il faut « combler les trous » en multipliant les configurations utilisées pour combiner les télescopes. Ceci est possible en déplaçant les télescopes, en utilisant la rotation de la Terre sur elle-même, et/ou en augmentant le nombre de télescopes recombinés.
Actuellement, deux instruments ouverts à la communauté permettent de combiner respectivement 2 et 3 des télescopes du VLTI dans des bandes spectrales distinctes : MIDI de 8 à 13 microns et AMBER de 1.1 à 2.4 microns, plus un instrument visiteur, PIONIER, qui a servi à expérimenter le mode interférométrique à 4 télescopes du VLTI.
 

Avec l’instrument MATISSE capable de combiner simultanément 4 télescopes, la reconstruction des images devient efficace. De plus les percées astrophysiques attendues de MATISSE se fondent sur l’exploration d’un domaine de longueurs d’onde quasiment inutilisé actuellement en interférométrie optique. Il s’agit du domaine spectral de l’infrarouge moyen, dont les bandes de transmission L, M et N centrées à 3.5, 4.5 et 10.5 microns, révéleront la structure des nuages de gaz et de poussières mais aussi leur composition chimique et minéralogique, grâce à plusieurs signatures spectrales d’intérêt.

La revue finale de conception de MATISSE (FDR) s’est déroulée en deux étapes : la première a concerné les parties optique et cryogénique de l’instrument et s’est tenue les 28 et 29 Septembre 2011, la seconde a concerné l’ensemble de l’instrument et s’est tenue les 25-26-27 Avril 2012. C’est la Division Instrumentale de l’ESO qui décidera de clore officiellement la FDR d’ici 2 à 3 mois sur la base des recommandations positives du Comité de revue. 
Avec la réussite de ces revues, le Consortium MATISSE répond à un double défi conceptuel et technologique, lié d’une part à la combinaison de 4 télescopes, et d’autre part au domaine spectral très particulier de l’infrarouge moyen. Pour observer dans ce domaine spectral contraignant, il a été nécessaire de s’accommoder de l’émission propre des optiques et de notre atmosphère. Ceci a été réalisé par le développement d’un environnement cryogénique pour une partie des optiques de l’instrument, et surtout par d’élaboration de nouveaux procédés d’observation et de calibration.
La fin de l’intégration et des tests, qui se dérouleront sur un site de l’OCA à Nice, est prévue pour l’été 2015. La première lumière de l’instrument et le début de son exploitation sont attendus début 2016.

Note :
¹ Laboratoire Lagrange de l’Observatoire de la Côte d’Azur,(CNRS, Université de Nice- Sophia Antipolis) Max Planck Institute for Astronomy (Heidelberg), Max Planck Institute for Radioastronomy (Bonn), NOVA-ASTRON (Dwingeloo) et Leiden Observatory (Leiden), Université de Kiel, Université de Vienne, Observatoire de Konkoly.

Pour en savoir plus :
Lien vers le communiqué INSU
https://www.matisse.oca.eu/

Contacts :
Chercheur :
Observatoire de la Côte d’Azur
Bruno Lopez - Responsable du projet MATISSE
Laboratoire Lagrange
bruno.lopez@oca.eu

Presse :
Observatoire de la Côte d’Azur
Cyrille Baudouin - Responsable de la communication
+33 (0) 4 92 00 19 70
cyrille.baudouin@oca.eu

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Publication : 14 avril 2016

(50000) Quaoar : première détection d’une occultation par un objet transneptunien depuis l’Europe

Quand un objet du Système Solaire passe devant une étoile durant une « occultation », il offre aux astronomes l’opportunité d’obtenir sa taille et sa forme avec précision. Il y a quelques semaines, la détection d’une occultation stellaire par un gros objet Trans Neptunien (évoluant au-delà de la position de Neptune) a été observée pour la première fois depuis le continent européen. L’Observatoire de la Côte d’Azur a joué un rôle crucial dans ce succès. La taille de l’objet dénommé (50000) Quaoar a ainsi été mesurée.

Au cours de leur mouvement dans le ciel, les corps du Système Solaire passent de temps à autre devant une étoile. De telles occultations d’étoiles par des astéroïdes sont très courantes, mais elles sont difficiles à prédire et à observer pour les objets Trans-Neptuniens (évoluant dans la Ceinture de Kuiper au-delà de Neptune) bien plus distants, qui peuplent les parties externes du Système Solaire. Néanmoins, les occultations stellaires se sont avérées être d’une importance fondamentale pour déterminer les caractéristiques de ces objets. Pour cette raison, le succès de l’observation d’une occultation de l’objet (50000) Quaoar le 17 Février 2012 est remarquable. De plus, cette observation constitue la première détection positive depuis l’Europe car jusqu’à présent, les événements positifs avaient tous été observés depuis l’Amérique du Sud.
L’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA) a joué un rôle majeur dans ce succès : P. Tanga (Laboratoire Lagrange, OCA) a pu observer l’événement depuis un site localisé à Tourrette-Levens (à 10 km de Nice). Au même moment, le télescope robotisé TAROT (sous la responsabilité de M. Boer, OCA) situé sur le plateau de Calern, le site d’observation de l’OCA, utilisé par A. Klotz (IRAP, Toulouse) et E. Frappa (réseau Euraster), a permis une observation complémentaire. Deux autres astronomes ont observé l’occultation avec succès : J. Lecacheux (LESIA, Observatoire de Paris, depuis Valensole, Alpes de Haute-Provence) et S. Sposetti (Observatoire de Gnosca, Suisse).

L’observation réelle est seulement la dernière étape de la chaine d’action, car la prédiction de ces événements est une tâche ardue. En effet, l’étoile occultée projette une ombre sur Terre (comme lors d’une éclipse du Soleil), mais la trajectoire exacte de cette ombre à la surface de notre planète est très difficile à déterminer à l’avance. Les mesures précises de position pendant plusieurs semaines/jours précédant l’événement ont permis d’améliorer ces prédictions, notamment grâce à la collaboration de différents groupes tels que ceux dirigés par M. Assafin (Rio de Janeiro, Brésil), R. Behrend (Obs. de Genève, Suisse), et J.-L. Ortiz (Grenade, Espagne), et la coordination établie par B. Sicardy (LESIA, Observatoire de Paris).

Ces observations délicates délivrent des informations précieuses sur les caractéristiques de ces objets transneptuniens. Ainsi, la vitesse de ces objets étant bien connue, en mesurant la durée d’une occultation, on peut déterminer la taille du corps qui occulte l’étoile. Sans l’opportunité de cet événement astronomique, il faudrait connaître la magnitude absolue du corps ainsi que son albédo (fraction de lumière réfléchie par la surface du corps, provenant du Soleil), qui exige le recours à des techniques d’observations complexes (dans l’infrarouge thermique, ou en utilisant la polarimétrie). Mais des complications existent aussi dans le cas d’une occultation. En effet, selon sa chance, un observateur peut se situer seulement à la fin de la trajectoire de l’ombre (il/elle verra alors seulement une brève occultation de l’étoile), ou bien juste au milieu (occultation plus longue), ou bien encore à n’importe quel endroit entre ces deux positions. En pratique, plusieurs observateurs chanceux sont nécessaires pour tracer la silhouette du corps projetée sur le ciel, dans une sorte de théâtre d’ombres chinoises !

La réussite de ces observations constitue donc un succès scientifique car les objets Trans-Neptuniens sont si éloignés et si peu lumineux que les autres techniques ne sont pas capables de fournir des estimations précises de leurs dimensions. Les observations dans l’infrarouge lointain – domaine spectral dans lequel la quantité de radiation thermique peut être reliée à la taille de l’objet – sont très difficiles pour des corps si froids.

Les occultations stellaires et les déterminations directes de diamètre sont précieuses pour notre compréhension des objets lointains du système solaire. Aussi, les indications concernant les formes d’un objet déduites d’une occultation fournissent des informations sur sa structure interne et peuvent permettre de déterminer sa densité. La taille modeste des télescopes utilisés - pour (50000) Quaoar, tous les instruments sont d’un diamètre de 20-40 cm – constitue un avantage supplémentaire et démontre l’efficacité de la technique.
Les perspectives concernant les occultations stellaires sont prometteuses : l’OCA est impliqué activement dans la mission spatiale Gaia de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), qui sera lancée en 2013 et améliorera fortement les prédictions d’occultation grâce à ses mesures extrêmement précises des positions à la fois des étoiles et des corps du Système Solaire.

"Résultat préliminaire de l’occultation de Quaoar observée avec un télescope de 35 cm de diamètre par P. Tanga du Laboratoire Lagrange(UNS, CNRS, OCA). Chaque point correspond à une mesure de luminosité de l’étoile au cours du temps. L’étoile disparaît entre les lignes bleue et verte. La duré de la disparition est d’environ 50 s."	"La prédiction “dernière minute” de l’occultation stellaire pour l’objet (50000) Quaoar. Les deux lignes noires délimitent la trajectoire de l’ombre. Les points verts représentent les positions d’observateurs potentiels. La zone en gris foncé du globe terrestre est dans la nuit au moment de l’événement, tandis que la zone en gris claire correspond au crépuscule du matin."	"Sur cette succession d’images, on distingue l’occultation de l’étoile (au centre) par l’objet Quaoar."

Contact Chercheur : P. Tanga (UMR7293 Lagrange, OCA), email : tanga@oca.eu

Liens intéressants

Bruno Sicardy, prédiction des occultations stellaires par des TNOs

Occultation par Eris, Nov 6, 2010

TAROT et Quaoar