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Mis à jour : 20 Avril 2016

Des astronomes, dont un jeune chercheur de l’Observatoire de la Côte d’Azur, viennent de mettre en évidence, dans les exoplanètes appellées "Jupiters chauds", des interactions intenses entre circulation atmosphérique, contraste de température jour/nuit et formation de nuages. Les Jupiters chauds orbitent en quelques jours autour de leurs étoiles hôtes. Pour la plupart d’entre elles, les forces de marées ont synchronisé leurs périodes de rotation et de révolution. Comme pour la Lune et la Terre, elles montrent toujours la même face à leur étoile. Ces travaux font la couverture de la revue Astronomy & Astrophysics cette semaine.

Carte de vents (flèches) et de températures (couleurs) issu d’un modèle de circulation générale d’un Jupiter-chaud. Le point substellaire est à la longitude zéro. On voit que la circulation est dominée par des vents allant d’ouest en est. De plus l’hémisphère le plus chaud est décalé d’une vingtaine de degrés vers l’est par rapport au point substellaire. Crédits : V. Parmentier/OCA/CNRS/Université Nice Sophia Antipolis.

Le côté « jour » des Jupiter-chauds, perpétuellement éclairé, est plusieurs centaines de degrés plus chaud que le côté nuit, plongé dans l’ombre. Le contraste de températures entre le jour et la nuit est telle que certaines espèces peuvent être stable du côté jour, mais être forcées à condenser du côté nuit. C’est, par exemple, le cas des silicates (le verre), des oxydes de fer ou bien des oxydes de titane. De plus, sur ces planètes, des vents soufflant d’ouest en est transportent le gaz du côté jour au côté nuit en moins de 24h. Quel est le devenir des espèces qui sont transportées et condensent côté nuit ? Si elles pleuvent trop profond dans l’atmosphère, elles disparaissent rapidement, du côté nuit comme du côté jour de la planète. Par contre, si la circulation atmosphérique est assez puissante pour les ramener dans la haute atmosphère, elles restent disponibles à la fois pour être observées côté jour et pour former des nuages côté nuit. Plus les flocons côté nuit sont gros, plus ils chutent vite dans l’atmosphère et plus il devient difficile pour la circulation atmosphérique de les ramener dans l’atmosphère visible. En utilisant un modèle de circulation générale de l’atmosphère d’un Jupiter-chaud, les auteurs de cette étude ont montré que si un composé gazeux condense dans des particules de plus de quelques microns, il devrait rapidement disparaître de l’atmosphère visible et être stocké dans les profondeurs inobservables de la planète. Au contraire, si la taille des condensats est plus petite que le micromètre, une brume pourrait se maintenir dans la haute atmosphère.

Vue d’artiste de l’exoplanète Kepler-7b. Bien que possédant un rayon 1,5 fois plus grand que Jupiter, Kepler-7b est deux fois moins massive. Crédits : NASA/JPL-Caltech/MIT

Certaines observations sont venues confirmer la présence de nuages sur tout ou parties de certains Jupiter-chauds. Par exemple, une brume couvrant l’intégralité de la planète HD189733b, composée de particules d’au maximum un dixième de micromètre a été découverte en mesurant la lumière transmise par la planète durant son transit⁽¹⁾ et, plus récemment, en mesurant la lumière de l’étoile réfléchie par la planète⁽²⁾. A contrario, sur Kepler-7b, un autre Jupiter-chaud, des nuages ont été découverts dans la partie ouest du côté jour mais pas dans la partie est⁽³⁾. Comme pour la plupart des Jupiter-chauds, la circulation atmosphérique de Kepler-7b est dominée par des vents rapides d’ouest en est. L’ouest du côté jour est composé d’air froid et nuageux en provenance du côté nuit tandis que l’est du côté jour est composé d’air chaud et transparent en provenance du point substellaire ce qui favorise un ciel couvert à l’ouest mais un ciel clair à l’est du point substellaire.

Dans le futur, la mission spatial EChO⁽⁴⁾ pourra, si elle est sélectionnée, cartographier des dizaines de Jupiter-chauds dans une centaine de longueurs d’onde différentes, permettant une compréhension plus profonde de la météo des planètes extra-solaires.

Note(s) :

• 1. The prevalence of dust on the exoplanet HD189733b from Hubble and Spitzer observations, Pont et al., MNRAS 2013(http://mnras.oxfordjournals.org/content/432/4/2917.abstract)
• 2. The deep blue color of HD189733b : Albedo measurements with HST/STIS at visible wavelengths, Evans et al. ApJ 06/2013 (http://iopscience.iop.org/2041-8205/772/2/L16)
• 3. Inference of Inhomogeneous Clouds in an Exoplanet Atmosphere, Demory et al., ApJ 10/2013 (http://iopscience.iop.org/2041-8205/776/2/L25/)
• 4. En savoir plus sur la mission EChO de l’ESA qui permettra de caractériser spectralement les exoplanètes.

Source(s) :

3D mixing in hot Jupiters atmospheres. I. Application to the day/night cold trap in HD 209458b, Parmentier et al., A&A, 10/2013

Actualités du CNRS-INSU

Contact(s) :

Vivien Parmentier, Laboratoire Lagrange (Observatoire de la Côte d’Azur/CNRS/Université Nice Sophia-Antipolis)vivien.parmentier@oca.eu, 04 92 00 30 81.

Les coordonnées ci-dessus peuvent avoir été mises à jour depuis la publication de cet article.

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Mis à jour : 20 Avril 2016

Communiqué de l’ESO - Jeudi, 12 Septembre 2013

Deux groupes d’astronomes, dont des chercheurs de l’OCA¹, du GEPI² et de l’Institut Utinam³, ont utilisé les données des télescopes de l’ESO pour dresser la meilleure carte tridimensionnelle à ce jour des régions centrales de la Voie Lactée. Ils ont découvert que les régions centrales, observées sous certains angles, présentent l’aspect d’une cacahuète ou d’un X. Cette forme inhabituelle a été reconstituée au moyen des données publiques du télescope d’observation VISTA de l’ESO combinées aux mesures des vitesses de centaines d’étoiles très peu brillantes situées dans le bulbe central. Ce travail de recherche a donné lieu à la rédaction de deux articles à paraître respectivement dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et récemment publié dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Cette vue d’artiste montre ce à quoi notre galaxie, la Voie Lactée, ressemblerait, si nous l’observions depuis le dessus et sous un autre angle que celui sous lequel nous l’apercevons depuis la Terre. Le bulbe central apparaît sous la forme d’une cacahuète constituée d’étoiles rougeoyantes et les bras spiraux ainsi que les nuages de poussière associés forment une bande étroite. Crédits : ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Hurt

Le bulbe galactique, qui s’étend sur plusieurs milliers d’années lumière, constitue l’une des régions les plus importantes et les plus massives de la galaxie. La structure et l’origine de ce vaste nuage central composé d’environ 10 000 millions d’étoiles demeurent en partie méconnues.

Malheureusement, la présence de nuages denses de gaz et de poussières entre notre point d’observation terrestre, situé à l’intérieur du disque galactique, et cette région centrale distante de quelque 27 000 années lumière, obscurcit notablement nos observations. Les astronomes sont donc contraints d’observer le bulbe à de plus grandes longueurs d’onde, situées dans la partie infrarouge du spectre, capables de transpercer les nuages de poussières.

Des observations antérieures du bulbe, effectuées dans le cadre du sondage infrarouge 2MASS, avaient déjà mis en évidence l’existence de la mystérieuse structure du bulbe en forme de X. Afin de mieux discerner la structure du bulbe, deux groupes de scientifiques ont utilisé les récentes observations effectuées par plusieurs télescopes de l’ESO.

Le premier groupe, qui travaille à l’Institut Max Planck dédié à la Physique Extraterrestre (MPE) de Garching en Allemagne, a utilisé les données du sondage VVV effectué dans le proche infrarouge⁴ par le télescope VISTA à l’Observatoire de Paranal de l’ESO au Chili (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Ce sondage, dont les données ont été récemment mises à disposition du public, recense des étoiles de luminosité trente fois plus faible que les sondages du bulbe effectués auparavant. L’équipe a identifié un total de 22 millions d’étoiles classées parmi les géantes rouges et dont les propriétés bien connues permettent de déterminer leurs distances⁵.

« La profondeur du catalogue d’étoiles VISTA excède largement celle de tout catalogue antérieur. Elle nous permet de localiser l’intégralité de cette population d’étoiles, y compris dans les régions les plus obscurcies du ciel  » nous explique Christopher Wegg (MPE), auteur principal de cette première étude. « Connaissant la distribution de ces étoiles, nous pouvons dresser une carte 3D du bulbe galactique. Il s’agit de la toute première cartographie réalisée sans formuler la moindre hypothèse concernant la forme du bulbe.  »

« Il est apparu que la région centrale de notre galaxie à une forme de cacahuète enveloppée dans sa coque, vue par le côté, et celle d’une barre très allongée quand on la regarde de dessus  » ajoute Ortwin Gerhard, co-auteur du premier article et leader du Groupe Dynamique du MPE⁶. « C’est la première fois que nous pouvons voir cela dans la Voie Lactée, et les simulations de notre groupe mais aussi d’autres équipes montrent que cette forme est caractéristique des galaxies barrée qui se sont développées à partir d’un pur disque d’étoiles.  »

Cette vaste image remplie d’étoiles constitue une infime fraction du sondage VVV effectué par le télescope VISTA de l’ESO dans le domaine infrarouge. Elle montre une région du ciel située à proximité du centre de la Voie Lactée et comporte plusieurs milliers d’étoiles qui composent le bulbe de la Voie Lactée. Les catalogues d’étoiles issus du sondage VVV ont été utilisés pour reconstituer, de manière bien plus précise qu’auparavant, la forme du bulbe. Crédits : ESO/VVV Survey/D. Minniti, I. Toledo

La seconde équipe internationale, conduite par l’étudiant chilien en thèse Sergio Vásquez (Université Catholique Pontificale du Chili, Santiago, Chili et ESO, Santiago, Chili) a adopté une toute autre approche pour déterminer la structure du bulbe. Ils ont mesuré, au moyen des images acquises, à onze ans d’intervalle, par le télescope MPG/ESO de 2,20 mètres, les infimes déplacements résultant des mouvements des étoiles du bulbe dans le plan du ciel. Ces données ont été combinées aux mesures des vitesses des mêmes étoiles en direction de la Terre ou dans le sens opposé, afin de cartographier les mouvements de plus de 400 étoiles en trois dimensions⁷.

« C’est la première fois que nous déterminons les valeurs des vitesses, en trois dimensions, d’un si grand nombre d’étoiles individuelles des deux côtés du bulbe » conclut Sergio Vásquez. « Les étoiles que nous avons observées semblent se répartir le long des bras du bulbe en forme de X, leurs orbites les entraînant de part et d’autre ainsi qu’à l’extérieur du plan de la Voie Lactée. Ce résultat est parfaitement conforme aux prévisions des modèles les plus avancés !  »

Les astronomes pensent qu’à l’origine, la Voie Lactée ressemblait à un disque d’étoiles qui se sont rassemblées en une barre plate il y a des milliards d’années⁸. La partie centrale de cette barre s’est ensuite constituée en boucle puis a adopté cet aspect semblable à une cacahuète tri-dimensionnelle révélé par les nouvelles observations.

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Mis à jour : 20 Avril 2016

Du 15 au 17 octobre 2013, le colloque « From Quantum to Cosmos » se tiendra sur le campus de Valrose de l’Université de Nice Sophia-Antipolis (UNS). Organisé avec le CNES par Catherine Nary Man, directrice du laboratoire Artémis (CNRS - UNS - OCA), cette manifestation fait partie d’une série de séminaires qui débuta en 2006 sous l’impulsion de la NASA. Le concept est de réunir la communauté internationale de chercheurs en physique fondamentale. Leurs travaux de recherche et leurs expériences sont menés sur terre ou en lien avec des missions dans l’espace et touchent donc les domaines de la physique fondamentale, mais également l’astrophysique et la cosmologie. « En France, la physique fondamentale n’a pas vraiment d’appartenance à un Institut du CNRS. Il est donc important pour le laboratoire Artémis de participer et de s’impliquer dans ce colloque », explique Catherine Nary Man, directrice du laboratoire Artémis. En effet, le projet de détection des ondes gravitationnelles VIRGO auquel participe le laboratoireArtémis est du ressort de la physique fondamentale et contribue à tester la théorie de la Relativité Générale.

« L’objectif de cette manifestation est de suivre l’état de l’art dans le domaine de la physique fondamentale. Nous aborderons des thèmes comme la relativité générale, le principe d’équivalence, le modèle standard de la physique des particules, la matière noire et l’énergie noire... », précise Catherine Nary Man. Près d’une cinquantaine de spécialistes sont invités à intervenir pour présenter leurs travaux de recherche et les expériences qui ont été menées ces dernières années. Le prix Nobel de physique, Theodor Wolfgang Hänsch, ouvrira les débats auxquels participeront des représentants du CNES, de la NASA, del’ESA, de l’agence spatiale allemande...

Les missions spatiales en cours feront partie des sujets traités, mais ce colloque est également l’occasion de lancer des idées de nouvelles missions et de débattre de leur pertinence, sachant que leur réalisation est souvent très longue à mettre en œuvre. Quelques bourses de l’ESA seront accordées aux étudiants pour leur permettre de participer au colloque.

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Mis à jour : 20 Avril 2016

Un suivi de l’astéroïde géo-croiseur (163249) 2002GT a été réalisé par Maxime Devogele, étudiant en thèse à l’Université de Liège (Belgique) et à l’Observatoire de la Cote d’Azur/UNS, et par l’équipe C2PU.

Cet astéroïde, soupçonné d’être binaire, ne sera plus visible depuis la Terre à cette magnitude avant 2020. La sonde spatiale EPOXI, initialement dédiée à l’étude d’exoplanètes et de comètes dans notre système solaire, approchera cet astéroïde en 2020, lors de sa dernière mission. Toute observation faite au préalable depuis la Terre sur 2002 GT aidera à la réussite de cette rencontre.

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Vidéo de 2002GT extraite d’une observation d’une durée de 8 h.

On a en a déduit une période de 3.776 h et l’étude photométrique se poursuivra tant que cela sera possible afin de détecter l’éventuel comapgnon. L’étude astrométrique (importante pour affiner l orbite de ce PHA : potentially hazardous asteroid) est en cours.