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Mis à jour : 14 avril 2016

Découverte de la correspondance entre émission intra-amas radio et millimétrique dans l’amas de galaxies RX J1347-1145.

Au cœur des amas de galaxies, dans le milieu situé entre les galaxies, l’existence d’une composante non-thermique a été révélée par la détection de sources radio diffuses dans environ 10 % des amas connus. Cette émission radio, associée non pas à des galaxies actives mais au milieu situé entre les galaxies lui-même, serait due à une ré-accélération d’électrons relativistes (dont la vitesse est de l’ordre de celle de la lumière). Les chocs résultant de la coalescence entre amas ont été évoqués comme une source possible de cette ré-accélération.

Pour la première fois, une équipe d’astrophysiciens menée par Chiara Ferrari, astronome à l’Observatoire de la Côte d’Azur au Laboratoire Cassiopée (OCA, CNRS, UNS), montre de façon non ambiguë la correspondance entre l’émission radio diffuse et une région de haute pression détectée à travers l’effet Sunyaev-Zel’dovich (SZ) dans l’amas de galaxies RX J1347-1145. Il s’agit d’un des amas les plus brillants du ciel, en cours de formation par coalescence entre sous-structures. L’effet SZ est lié à l’interaction entre les photons du fond diffus cosmologique et les électrons du milieu intra-amas et il est observable dans la bande mm et sub-mm. Cet effet est plus important dans les régions des amas où la pression est accrue, notamment à cause des ondes de choc. Dans le cas de RX J1347-1145, la correspondance étroite entre l’émission radio basse-fréquence (observations GMRT) et le signal mm du à l’effet SZ (données MUSTANG) montre que l’accélération des électrons résulte dans cette région de l’onde de choc produite par deux sous-amas en collision.

Résultat mis en avant dans les Highlights de la revue A&A.

Publication : Discovery of the correspondence between intra-cluster radio emission and a high pressure region detected through the Sunyaev-Zel’dovich effect, C. Ferrari et al, A&A, 534, L12.

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Mis à jour : 14 avril 2016

Les missions Euclid et Solar Orbiter sélectionnées par l’Agence Spatiale Européenne

Le 4 octobre 2011, l’Agence Spatiale Européenne a annoncé la sélection de Solar Orbiter et d’Euclid en tant que missions de classe moyenne (M) du programme Cosmic Vision. Ceci est le résultat d’un long processus de sélection entrepris depuis 2007 avec plus de 50 missions en compétition. L’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA) est impliqué dans les deux missions. Les lancements sont prévus en 2017 pour Solar Orbiter, et en 2019 pour Euclid.

La mission Euclid a pour objectif principal de comprendre l’origine de l’accélération de l’expansion de l’Univers. La découverte de cette accélération en 1998, récompensée par le prix Nobel de Physique 2011, est venue bouleverser les modèles cosmologiques standards qui prédisaient au contraire un ralentissement de l’expansion du à la gravité. Plusieurs explications sont avancées pour rendre compte de ces observations : la présence d’une énergie de nature inconnue ou « énergie sombre », qui dominerait le bilan énergétique de l’Univers et agirait de manière opposée à la gravité, ou encore une modification de la théorie de la relativité générale. Euclid devrait permettre de trancher parmi ces différentes hypothèses en analysant comment celles-ci affectent les propriétés des galaxies.

Euclid est développée dans le cadre d’un consortium européen présidé par Yannick Mellier (IAP, CNRS/UPMC), avec une participation française importante répartie entre le CNES, plusieurs laboratoires du CNRS, le CEA, et les universités. Du côté de l’OCA, le laboratoire Cassiopée (UNS, CNRS, OCA), en collaboration avec le pôle technique du laboratoire Fizeau (UNS, CNRS, OCA), est impliqué à la fois au niveau de la réalisation de logiciels pour le segment sol et de l’analyse scientifique. En particulier, les cosmologistes de Cassiopée participeront à la détection et à l’analyse de dizaines de milliers d’amas de galaxies qui seront utilisés en tant que sonde cosmologique permettant de lever le voile sur l’origine de l’accélération de l’expansion de l’univers.

Euclid effectuera une cartographie de l’Univers de profondeur et de taille angulaire inégalée, grâce à un télescope de 1.2m de diamètre possédant un champ de vue très large (0.54 degrés carrés) et équipé de trois instruments fonctionnant dans les domaines de longueurs d’onde visible et proche infrarouge. La mission délivrera ainsi les images et les positions de 1.5 milliards de galaxies, et les distances de 50 millions d’entre elles, sur une région du ciel de 15000 degrés carrés et jusqu’à une profondeur permettant de couvrir les deux derniers tiers de l’histoire de l’Univers. D’une durée d’exploitation de 6 ans, la mission s’achèvera vers 2025. En analysant les propriétés des galaxies (leur répartition à grande échelle, leurs déformations apparentes occasionnées par l’effet gravitationnel de la matière) et des amas de galaxies (l’évolution de leur nombre en fonction de la distance), Euclid permettra de déterminer l’histoire de l’expansion de l’Univers et le taux de croissance des structures cosmiques au cours des 10 derniers milliards d’années.

Solar Orbiter

Après la révolution engagée par les missions Ulysses, SOHO, Cluster et SDO dans notre compréhension du fonctionnement de notre étoile à toutes les échelles spatiales et temporelles, les grandes questions concernant l’influence du Soleil sur l’environnement de la Terre demeurent. Comment fonctionne la dynamo Solaire ? Comment peut-on prédire les éruptions solaires ? Peut-on faire des prédictions à long terme de l’activité solaire ? La sonde européenne Solar Orbiter, qui doit être lancée en 2017, a pour objectif principal de répondre à ces questions. Après un voyage de près de 3 ans et demi, elle doit se positionner sur une orbite elliptique autour du Soleil. Inclinée de 25° par rapport à l’orbite terrestre, elle offrira une vue inédite sur les zones polaires du Soleil d’où s’échappent l’essentiel des particules du vent solaire. Depuis cette orbite, Solar Orbiter livrera les premières images et les premiers spectres des régions polaires, zones clé pour comprendre la production du champ magnétique solaire diffusé dans toute l’héliosphère, la zone d’influence du Soleil.

Une douzaine de laboratoires français du CNRS, du CEA et des universités sont impliqués dans cette mission. A l’OCA, le laboratoire Cassiopée (OCA/CNRS/UNS) est impliqué en tant que CO-I sur l’instrument SO-PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) développé par un consortium mené par le Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung en Allemagne. Cet instrument comporte un programme d’héliosismologie à haute résolution qui permettra pour la première fois de sonder la dynamique sub-photosphérique proche des pôles et d’envisager un sondage 3D permettant d’atteindre les zones profondes, siège de la dynamo solaire. En collaboration notamment avec l’IAS et le MPI, Cassiopée participe aux simulations et réalisations logicielles liées à ce programme.

Pour plus d’informations :
Communiqué de presse ESA
Communiqué de presse CNRS

Site web d’Euclid
Site web de Solar Orbiter

Contacts :
Euclid : S. Maurogordato ; sophie.maurogordato@oca.eu
Solar Orbiter : T. Corbard ; Thierry.corbard@oca.eu
Communication : C. Baudouin ; cyrille.baudouin@oca.eu

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Mis à jour : 14 avril 2016

Découverte de la « nébuleuse de l’œuf au plat » !

Voir le communiqué de presse INSU

Il s’agit de l’image d’une étoile énorme appartenant à l’une des catégories d’étoiles les plus rares, les hypergéantes jaunes. Cette nouvelle image, la meilleure jamais réalisée d’une étoile de cette catégorie, montre pour la première fois une double enveloppe gigantesque composée de poussières, s’étendant jusqu’à plus de 10 000 fois la distance Terre-Soleil, et entourant l’hypergéante centrale. L’étoile et ses enveloppes ressemblent à un blanc d’œuf entourant son centre jaune, ce qui a conduit à la surnommer « la nébuleuse de l’œuf sur le plat ». L’équipe d’astronomes, dont Djamel Mékarnia, chercheur au laboratoire Fizeau (UNS, CNRS, OCA) à l’Observatoire de la Côte d’Azur et menée par Eric Lagadec (ESO), ancien doctorant du laboratoire Cassiopée (OCA, CNRS, UNS), ont utilisé le Very Large Telescope de l’ESO, pour réaliser cette image (voir la publication).

Cette étoile colossale, connue par les astronomes sous le nom d’IRAS 17163-3907, a un diamètre environ mille fois plus grand que celui de notre Soleil. A une distance d’environ 13 000 années-lumière de la Terre, c’est la plus proche des hypergéantes jaunes trouvées jusqu’à présent et les nouvelles observations montrent qu’elle est environ 500 000 fois plus lumineuse que notre Soleil.

« Cet objet était connu pour briller fortement dans l’infrarouge, mais, étonnamment, personne ne l’avait identifié comme étant une hypergéante jaune jusqu’à présent », déclare Eric Lagadec (European Southern Observatory), qui dirigeait l’équipe qui a produit cette image.

Les observations de cette étoile et la découverte des enveloppes qui l’entourent ont été réalisées en utilisant la caméra infrarouge VISIR sur le VLT. Ce sont les premières images de cet objet à montrer clairement la matière qui l’entoure et à révéler deux enveloppes presque parfaitement sphériques.

Si la nébuleuse de l’œuf au plat se situait au centre du Système Solaire, la Terre se trouverait profondément enfouie dans l’étoile elle-même et la planète Jupiter serait en orbite juste à sa surface. La nébuleuse bien plus grande qui l’entoure engouffrerait toutes les planètes, les planètes naines et même quelques comètes situées bien au-delà de l’orbite de Neptune. L’enveloppe externe a un rayon correspondant à 10 000 fois la distance Terre-Soleil.

Les étoiles hypergéantes jaunes sont dans une phase extrêmement active de leur évolution, subissant une série d’événements explosifs – cette étoile a éjecté l’équivalent de quatre fois la masse du Soleil en seulement quelques centaines d’années. La matière éjectée pendant ces explosions a formé la vaste enveloppe double de la nébuleuse, qui est faite de poussière riche en silicates et mélangée avec du gaz.

Cette activité montre également que l’étoile va probablement bientôt finir sa vie d’une mort explosive – ce sera une des prochaines explosions de supernova dans notre galaxie. Les supernovae fournissent beaucoup d’éléments chimiques nécessaires au milieu interstellaire environnant et les ondes de choc qui en résultent peuvent déclencher la formation de nouvelles étoiles.

L’instrument du très grand télescope (VLT) pour l’infrarouge moyen, VISIR, a réalisé cette délicieuse image de la nébuleuse de l’Œuf au plat avec trois filtres pour l’infrarouge moyen qui sont ici coloriés en bleu, vert et rouge.

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Mis à jour : 14 avril 2016

L’étoile la plus primitive de notre galaxie se joue des théories astrophysiques

Une équipe européenne incluant neuf chercheurs de l’Observatoire de Paris et du CNRS a découvert à 4 000 années-lumière de distance l’étoile la plus primitive connue à ce jour dans notre galaxie grâce au Very Large Telescope de l’ESO. . Cette naine SDSS J102915+172927 située dans la Voie lactée au cœur de la constellation du Lion est un peu moins massive qu’un soleil et serait probablement âgée de plus de 13 milliards d’années. Elle se distingue par sa très faible teneur en éléments chimiques lourds, synthétisés après le big bang et en lithium. Des données qui bousculent les modèles théoriques et les scénarios astrophysiques consacrés. Ces résultats sont publiés le 1er septembre 2011 dans la revue Nature.

La traque aux étoiles primordiales est un sujet astrophysique très ancien. Au sein de l’Observatoire de Paris, une équipe de spécialistes de la composition chimique des étoiles se consacre depuis une dizaine d’années à cette question d’importance pour mieux comprendre comment notre galaxie, la Voie lactée, s’est formée et a évolué. Les modèles les plus communément admis tendent à considérer que les toutes premières étoiles de l’Univers étaient hypermassives et ont rapidement explosé en hypernovae ultralumineuses. Ensuite, sont apparues les étoiles massives ou plus modestes, comme le Soleil, que nous connaissons aujourd’hui. C’est un nouveau spécimen de cette seconde génération d’astres que les chercheurs du laboratoire Galaxies, Etoiles, Physique et Instrumentation GEPI (Observatoire de Paris, CNRS, Université Paris-Diderot), de l’Université de Picardie Jules Verne (Amiens) et du laboratoire Cassiopée (Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université de Nice-Sophia Antipolis) viennent de découvrir en collaboration avec des collègues italiens et allemands. Ils l’ont débusqué parmi les 2 899 étoiles identifiées comme potentiellement primitives dans le recensement américain du Sloan Digital Sky Survey (SDSS). A la date de l’observation, un tiers seulement de ces objets essentiellement situés dans l’hémisphère céleste nord étaient accessibles au Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral ESO sur le Paranal au Chili. Au final, une sélection plus restreinte de six candidats a été étudiée et l’on s’attend à ce que 5 à 50 étoiles similaires, pauvres en éléments lourds tels que carbone, magnésium, silicium, calcium, fer et strontium, puissent ainsi être identifiées.

Le meilleur des six candidats retenus, l’étoile SDSS J102915+172927, apparaît dans le ciel comme un infime point lumineux de magnitude 17, c’est-à-dire 25 000 fois trop faible pour pouvoir être aperçu à l’œil nu. Les scientifiques ont analysé son rayonnement à l’aide des instruments X-Shooter et Ultraviolet and Visual Echelle Spectrographe (UVES) installés sur Kueyen, l’un des quatre télescopes de 8 mètres de diamètre qui composent le Very Large Telescope. X-Shooter notamment est un spectrographe capable d’étudier en une seule fois toutes les gammes de lumières depuis le proche infrarouge jusqu’à l’ultraviolet. Il est équipé d’une optique à intégrale de champ qui le rend très efficace. Cet élément ainsi que le logiciel de réduction de données ont été conçus et fournis par l’Observatoire de Paris/GEPI (Observatoire de Paris, CNRS, Université Paris-Diderot). X-Shooter opère régulièrement sur le ciel depuis 2009.

Surprise : les données acquises ont révélé que l’étoile primitive surnommée « étoile de Caffau » se compose presque uniquement des éléments légers hydrogène et hélium issus du big bang. Les éléments lourds synthétisés plus tard, ultraminoritaires, ne comptent que pour 0,00007 % de sa matière. . C’est 20 000 fois moins que ce que l’on mesure dans l’atmosphère du Soleil. En outre, l’étoile ne présente pas d’anomalie, d’enrichissement en carbone et oxygène, contrairement à ce qui a pu être constaté jusqu’ici dans ce type d’astre.

Problème : selon les modèles les plus classiques de formation d’étoiles, de telles naines uniformément pauvres en éléments lourds ne devraient pas pouvoir exister. En effet, avec si peu d’éléments lourds, un renforcement du carbone et de l’oxygène apparaissait comme essentiel pour que le nuage de gaz géniteur se refroidisse et se condense. Il n’en est rien. Dans ce cas au moins, la théorie devra être révisée.

Autre curiosité à expliquer : SDSS J102915+172927 s’avère très pauvre en lithium : un élément léger, primordial et fragile. Aux origines de l’Univers, il a accompagné l’hydrogène et l’hélium à l’état de trace. Mais pourquoi a-t-il disparu ici ? Quel processus l’a détruit ? Une idée plausible serait que la matière stellaire a été chauffée jusqu’à une température de plus de 2 millions de degrés, le lithium n’y survivant pas.
La petite étoile discrète de la constellation du Lion qui a été découverte vient donc mettre à l’épreuve les scénarios astrophysiques consacrés.

Télécharger le communiqué de presse

Liens vers les établissements partenaires : Observatoire de Paris, Université Paris Diderot, CNRS/INSU, ESO