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Les premiers segments du miroir principal de l’ELT ont…

eso1801fr — Communiqué de presse institutionnel

9 janvier 2018

Les six premiers segments hexagonaux du miroir principal de l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO ont été coulés avec succès par la société allemande SCHOTT sur son site de Mayence. Ces segments composeront en partie le miroir principal de 39 mètres de diamètre de l’ELT qui, lorsque finalisé, comptera 798 segments au total. L’ELT sera le plus grand télescope optique au monde lorsqu’il capturera sa première lumière en 2024.

Le miroir primaire de 39 mètres de diamètre de l’Extremely Large Telescope de l’ESO sera, et de loin, le plus grand miroir destiné à équiper un télescope opérant dans les domaines de l’optique visible et infrarouge. Une telle surface collectrice ne peut être constituée d’une seule et unique pièce de verre. Elle sera donc composée de 798 segments hexagonaux individuels d’1,4 mètre de diamètre chacun et de quelque 5 centimètres d’épaisseur chacun. A l’image d’un vaste et unique miroir, les segments opéreront de concert afin de collecter une quantité de lumière des dizaines de millions de fois supérieure à celle perceptible par l’oeil humain.

Marc Cayrel, responsable de l’optomécanique de l’ELT à l’ESO, était présent lors du coulage des premières pièces : “Assister au coulage réussi des tous premiers segments était particulièrement émouvant. Ceci constitue une étape importante dans la construction de l’ELT.”

Tout comme l’ébauche du miroir secondaire du télescope, les segments du miroir principal de l’ELT sont conçus à partir de Zerodur©[1], un matériau céramique à faible dilatation de SCHOTT. L’ESO a confié à cette société allemande la fabrication des ébauches des quatre premiers miroirs de l’ELT baptisés M1 à M4, l’appellation M1 désignant le miroir primaire (eso1704).

Le coulage des premiers segments est un pas important, qui permettra aux ingénieurs de SCHOTT de valider et d’optimiser le processus de fabrication ainsi que les outils et les procédures associés.

Le coulage des six premiers segments constitue une étape essentielle. Toutefois, le chemin à parcourir reste long – au total, plus de 900 segments devront être coulés et polis (798 d’entre eux sont destinés au miroir principal, les 133 autres constituant un jeu de rechange). Lorsqu’elle atteindra son maximum, la cadence de production sera d’un segment par jour.

Après avoir été coulées, les ébauches des segments de miroir passeront par une séquence de refroidissement lent avec régulation de la température. Enfin, elles seront taillées à la forme adéquate puis polies à une précision voisine de 15 nanomètres sur toute la surface optique. Le façonnage et le polissage seront réalisés par la société française Safran Reosc, par ailleurs chargée d’effectuer des tests complémentaires (eso1717).

Notes

[1] Développé à l’origine pour les télescopes astronomiques conçus à la fin des années 1960, le Zerodur® ne présente quasiment aucune dilatation thermique lorsqu’il est soumis à d’importantes variations de température. Il est hautement résistant chimiquement parlant, et peut être poli avec une précision élevée. La couche réflechissante proprement dite, composée d’aluminium ou d’argent, est généralement vaporisée sur une surface extrêmement lisse peu avant la mise en service du télescope puis, par la suite, à intervalles réguliers. De nombreux télescopes dotés de miroirs Zerodur® ont parfaitement fonctionné des dizaines d’années durant, au premier rang desquels le Very Large Telescope de l’ESO au Chili.

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L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1801.

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Des bulles géantes à la surface d’une géante rouge

eso1741fr — Communiqué de presse photo

20 décembre 2017

Grâce au Very Large Telescope de l’ESO, des astronomes ont pour la toute première fois observé des motifs granulaires à la surface d’une étoile située à l’extérieur du Système Solaire – la vieille géante rouge π1 Gruis. Cette nouvelle image acquise par l’instrument PIONIER révèle la présence de cellules convectives à la surface de cette étoile dont le diamètre avoisine les 350 diamètres solaires. Chaque cellule couvre plus du quart du diamètre de l’étoile et s’étend sur quelque 120 millions de kilomètres. Ces nouveaux résultats paraîtront cette semaine dans la revue Nature.

Distante de quelque 530 années-lumière de la Terre et située dans la constellation de la Grue, π1 Gruis est une géante rouge de température peu élevée. Sa masse est semblable à celle de notre Soleil, son diamètre est 350 fois plus grand, et sa brillance des milliers de fois supérieure [1]. Dans quelque 5 milliards d’années, notre Soleil gonflera au point de devenir une semblable géante rouge.

Une équipe internationale d’astronomes pilotée par Claudia Paladini (ESO) a utilisé l’instrument PIONIER installé sur le Very Large Telescope de l’ESO pour observer π1 Gruis à un niveau de détail encore inégalé. Il est ainsi apparu que la surface de cette géante rouge était couverte d’un nombre restreint de cellules convectives, ou granules, qui s’étendent sur quelque 120 millions de kilomètres – ce qui représente le quart du diamètre stellaire [2]. Un seul de ces granules couvrirait la surface comprise entre le Soleil et l’orbite de la planète Vénus. Les surfaces – baptisées photosphères – de nombreuses géantes rouges sont obscurcies par la poussière, ce qui brouille les observations. Dans le cas de π1 Gruis toutefois, la présence de poussière dans l’environnement stellaire n’a pas d’effet significatif sur les nouvelles observations infrarouges [3].

Lorsque l’hydrogène vint à manquer au cœur de π1 Gruis, le premier stade de fusion nucléaire prit fin. Le volume de l’étoile diminua à mesure qu’elle perdit de l’énergie, et sa température interne augmenta progressivement jusqu’à dépasser les 100 millions de degrés. S’ensuivit l’enclenchement de la seconde étape de fusion nucléaire, qui transforme l’hélium en atomes plus lourds de carbone et d’oxygène. Puis, le noyau intensément chaud expulsa les enveloppes externes de l’étoile, ce qui se traduisit par l’augmentation de sa taille de plusieurs centaines de fois. L’étoile que nous observons à présent est une géante rouge variable. La surface d’une étoile de ce type n’avait encore jamais été imagée de façon si détaillée.

À titre comparatif, la photosphère du Soleil se compose de quelque deux millions de cellules convectives dont les diamètres avoisinent les 1500 kilomètres. L’énorme différence de taille des cellules convectives couvrant les surfaces de l’une et l’autre étoile s’explique en partie par la variabilité de leurs gravités surfaciques. La masse de π1 Gruis équivaut à 1,5 masse solaire, mais ses dimensions sont largement supérieures, ce qui se traduit par une gravité de surface nettement moindre et la présence d’un nombre plus faible de granules de grande dimension.

Les étoiles de masse supérieure à huit masses solaires achèvent leurs existences en explosant en supernova. A l’inverse, les étoiles moins massives telle π1 Gruis expulsent progressivement leurs enveloppes externes, donnant lieu à la formation de splendides nébuleuses planétaires. Les études antérieures de π1 Gruis ont mis en évidence l’existence d’une enveloppe de matière à 0,9 année-lumière de l’étoile centrale, dont l’éjection remonterait à 20 000 ans. Cette période relativement courte à l’échelle de vie d’une étoile – de plusieurs milliards d’années – s’étend sur quelques dizaines de milliers d’années seulement. Ces observations offrent une nouvelle méthode de détection de cette courte phase de géante rouge.

Notes

[1] L’appellation de π1 Gruis s’inscrit dans le cadre de l’adoption du système de désignation de Bayer. En 1603, l’astronome allemand Johann Bayer classifia 1564 étoiles, attribuant à chacune d’elles une lettre grecque suivie du nom de leur constellation hôte. Généralement, l’attribution des lettres grecques s’effectue dans l’ordre de leur brillance apparente, la plus lumineuse d’entre elles se nommant alpha (α). L’étoile la plus brillante de la constellation de la Grue a donc été baptisée Alpha Gruis.

π1 Gruis appartient à un système binaire d’étoiles aux couleurs contrastées, situées à proximité l’une de l’autre, son compagnon portant naturellement la désignation π2 Gruis. L’une et l’autre étoile sont suffisamment brillantes pour pouvoir être observées au travers de jumelles. En 1830, Thomas Brisbane comprit que π1 Gruis consistait également en un système binaire encore plus proche. Annie Jump Cannon, célèbre pour la création de la classification de Harvard, fut la première à rendre compte du spectre inhabituel de π1 Gruis en 1895.

[2] Les granules sont caractéristiques des courants de convection qui animent le plasma d’une étoile. A mesure que le plasma s’échauffe au cœur de l’étoile, il s’étend et chemine vers la surface, puis se refroidit en périphérie, s’assombrissant et gagnant en densité, et enfin plonge vers le centre de l’étoile. Ce phénomène se poursuit des milliards d’années durant et joue un rôle essentiel dans de nombreux processus astrophysiques tels le transport d’énergie, la pulsation, le vent stellaire et les nuages de poussière sur les naines brunes.

[3] π1 Gruis est l’un des membres les plus brillants de la rare classe S d’étoiles définie pour la première fois par l’astronome américain Paul W. Merrill et qui rassemble les étoiles dotées de spectres inhabituels. π1 Gruis, R Andromedae et R Cygni sont caractéristiques de ce type d’étoiles. Leur spectre inhabituel résulte de la survenue du processus-s – un lent processus de capture de neutron – responsable de la création de la moitié des éléments plus lourds que le fer.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Large granulation cells on the surface of the giant star π1 Gruis”, par C. Paladini et al., paru dans l‘édition du 21 décembre 2017 de la revue Nature.

L’équipe est composée de C. Paladini (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique; ESO, Santiago, Chili), F. Baron (Université de l’État de Géorgie, Atlanta, Georgie, Etats-Unis), A. Jorissen (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), B. Freytag (Université d’Uppsala, Uppsala, Suède), S. Van Eck (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique), M. Wittkowski (ESO, Garching, Allemagne), J. Hron (Université de Vienne, Vienne, Autriche), A. Chiavassa (Laboratoire Lagrange, Université de Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nice, France), J.-P. Berger (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), C. Siopis (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique), A. Mayer (Université de Vienne, Vienna, Autriche), G. Sadowski (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique), K. Kravchenko (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique), S. Shetye (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique), F. Kerschbaum (Université de Vienne, Vienne, Autriche), J. Kluska (Université d’Exeter, Exeter, Royaume-Uni) et S. Ramstedt (Université d’Uppsala, Uppsala, Suède).

L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1741.

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Focus sur une pépinière stellaire en pleine floraison

eso1740fr — Communiqué de presse photo

13 décembre 2017

La caméra OmegaCAM installée sur le Télescope de Sondage du VLT de l’ESO a capturé cette splendide vue de la pépinière stellaire baptisée Sharpless 29. Cette image de vastes dimensions révèle de nombreux phénomènes astronomiques tels la réflexion, l’absorption et la réémission de la lumière issue des jeunes étoiles de la nébuleuse par la poussière cosmique et les nuages de gaz.

La région du ciel représentée ici figure au sein du catalogue Sharpless des régions HII. Elle est constituée de nuages interstellaires de gaz ionisé, propices à la formation d’étoiles. Par ailleurs notée Sh 2-29, Sharpless 29 se situe à quelque 5500 années-lumière de la Terre dans la constellation du Sagittaire (L’Archer), non loin de la Nébuleuse de la Lagune. Elle abrite de nombreuses merveilles célestes, tel le site d’intense formation d’étoiles NGC 6559, la nébuleuse figurant au centre de l’image.

Cette nébuleuse centrale constitue l’objet le plus remarquable de Sharpless 29. Son diamètre n’excède pas les quelques années-lumière. Toutefois, l’aspect qu’elle arbore témoigne des dramatiques conséquences de la formation d’étoiles au sein d’un nuage interstellaire. Les jeunes étoiles chaudes qui figurent sur cette image sont âgées de moins de deux millions d’années. Elles émettent, sous forme de jets, un rayonnement hautement énergétique qui élève la température de la poussière et du gaz environnants, tandis que les vents stellaires érodent et sculptent leur cocon originel de manière spectaculaire. En effet, la nébuleuse arbore en son sein une vaste cavité creusée par un système d’étoiles binaire énergétique. Cette cavité est en expansion, contraignant la matière interstellaire à s’accumuler et à former un arc de couleur rouge à sa périphérie.

Lorsque la poussière et le gaz interstellaires subissent le bombardement de lumière ultraviolette émise par les jeunes étoiles chaudes, de l’énergie leur est transférée, ce qui les fait briller vivement. La lueur diffuse et rougeâtre qui baigne cette image résulte de l’émission du gaz d’hydrogène, tandis que la lumière chatoyante de couleur bleue s’explique par des processus de réflexion et de diffusion du rayonnement incident par les petites particules de poussière. Cette région est le siège de phénomènes d’émission, de réflexion, ainsi que d’absorption. En effet, des amas de poussière situés sur la ligne de visée bloquent la lumière, masquant les étoiles situées en arrière-plan, et de plus petits tourbillons de poussière génèrent de sombres structures filamentaires au sein des nuages.

L’environnement riche et diversifié de Sharpless 29 offre aux astronomes un large éventail de processus physiques à étudier. Ainsi, le déclenchement de la formation d’étoiles, l’influence des jeunes étoiles sur la poussière et le gaz, la perturbation des champs magnétiques également, peuvent être observés et examinés au sein de cette seule et même région.

Toutefois, les jeunes étoiles massives évoluent et meurent rapidement. Elles achèveront leurexistence en explosant en supernovae, enrichissant le milieu interstellaire en gaz et en poussière. Des dizaines de millions d’années plus tard, ces débris seront intégralement balayés, laissant place à un simple amas d’étoiles ouvert.

Sharpless 29 fut observé au moyen de la caméra OmegaCAM installée sur le Télescope de Sondage (VST) du VLT de l’ESO au sommet du Cerro Paranal au Chili. OmegaCAM produit des images couvrant une région du ciel de superficie 300 fois supérieure au champ de vue le plus étendu du Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA, dans la zone du spectre électromagnétique s’étendant de l’ultraviolet à l’infrarouge. Il se caractérise notamment par sa capacité à capturer la raie spectrale H-alpha d’un rouge intense, émise lorsque l’électron de l’atome d’hydrogène perd de l’énergie, un phénomène particulièrement fréquent au sein d’une nébuleuse telle Sharpless 29.

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L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1740.

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Première lumière pour ESPRESSO – le chasseur d’exoplanètes de…

eso1739fr — Communiqué de presse institutionnel

6 décembre 2017

L’instrument ESPRESSO (pour Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) a effectué ses toutes premières mesures avec succès. Installé sur le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO au Chili, ESPRESSO détectera les exoplanètes avec une précision inégalée en observant les infimes variations de lumière de leur étoile hôte. Ce chercheur d’exoplanètes sera le premier capable de combiner la lumière issue des quatre télescopes du VLT.

Installé sur le Very Large Telescope de l’ESO à l’Observatoire de Paranal au nord du Chili [1], ESPRESSO vient de capturer sa toute première lumière. Ce nouveau spectrographe échelle de troisième génération succède au très performant instrument HARPS de l’ESO qui, des années durant, opéra avec succès depuis l’Observatoire de La Silla. La précision de HARPS dans les mesures de vitesses pouvait atteindre le mètre par seconde. Les progrès technologiques et son installation sur un télescope de plus grandes dimensions permettront à ESPRESSO d’atteindre une précision voisine de quelques centimètres par seconde.

Le scientifique responsable d’ESPRESSO, Francesco Pepe de l’Université de Genève en Suisse, détaille l’importance de cet instrument : “Ce succès s’explique par le travail réalisé par de nombreuses personnes durant toute une décennie. ESPRESSO n’est pas le simple fruit de l’évolution d’instruments antérieurs tel HARPS ; ses gains en résolution et en précision témoignent d’une véritable mutation technologique. En outre, à la différence des instruments précédents, ESPRESSO est en mesure d’exploiter la pleine puissance collectrice du VLT – l’ensemble des quatre unités du VLT simultanément afin de simuler un télescope de 16 mètres de diamètre. ESPRESSO demeurera sans égal durant plus d’une décennie – désormais, je suis impatient de détecter notre première planète rocheuse !

ESPRESSO est capable de détecter d’infimes variations dans le spectre d’étoiles hôtes. Cette méthode de détermination de la vitesse radiale est efficace. Elle consiste en la détection de la faible oscillation stellaire générée par l’attraction gravitationnelle d’une planète en orbite autour de son étoile hôte. Cette oscillation est d’autant plus faible que la masse de la planète est petite. Afin de détecter des exoplanètes rocheuses susceptibles d’abriter la vie, l’instrument doit être doté d’une précision remarquable. Grâce à cette méthode, ESPRESSO sera en mesure de détecter certaines des planètes les moins massives connues à ce jour [2].

Les tests effectués portaient entre autre sur l’observation d’étoiles et de systèmes planétaires connus. Diverses comparaisons avec des données acquises par HARPS ont montré qu’ESPRESSO était capable d’obtenir des données de semblable qualité au moyen d’un temps d’exposition considérablement réduit.

Le chercheur intrumentaliste Gaspare Lo Curto (ESO) exprime toute sa satisfaction : “Le degré d’achèvement d’ESPRESSO constitue une véritable réussite rendue possible par les contributions d’un consortium international et de nombreuses équipes de l’ESO : ingénieurs, astronomes et personnels administratifs”. Leur rôle ne s’est pas limité à la simple installation du spectrographe. Il a également fallu installer le système optique, chargé de collecter la lumière issue des quatre télescopes du VLT.

Le principal objectif d’ESPRESSO est de porter la recherche d’exoplanètes à un niveau supérieur, en détectant et caractérisant des planètes moins massives ainsi que leurs atmosphères. D’autres applications sont cependant envisagées : ESPRESSO constituera ainsi l’outil de test le plus puissant de l’évolution des constantes physiques de la nature depuis les débuts de l’Univers. Certaines théories de physique fondamentale prévoient en effet la survenue d’infimes changements qu’aucune observation n’a toutefois véritablement corroborés à ce jour.

Lorsque l’Extremely Large Telescope de l’ESO sera mis en service, l’instrument HIRES, actuellement en cours d’étude, devrait être en mesure de détecter des exoplanètes de dimensions encore inférieures – voisines de celles de la Terre en l’occurrence – au moyen de la méthode des vitesses radiales.

Notes

[1] ESPRESSO fut conçu et réalisé par un consortium constitué de l’Observatoire Astronomique de l’Université de Genève et de l’Université de Berne en Suisse, de l’Observatoire Astronomique de Trieste–INAF et de l’Observatoire Astronomique de Brera-INAF en Italie, de l’Institut d’Astrophysique des Canaries en Espagne, de l’Institut d’Astrophysique et des Sciences de l’Espace des Universités de Porto et de Lisbonne au Portugal, et de l’ESO. Les principaux instigateurs sont Francesco Pepe (Université de Genève, Suisse), Stefano Cristani (INAF – Observatoire Astronomique de Trieste, Italie), Rafael Rebolo (IAC, Ténérife, Espagne) et Nuno Santos (Institut d’Astrophysique et des Sciences de l’Espace, Université de Porto, Portugal).

[2] La méthode des vitesses radiales permet aux astronomes de déterminer la masse ainsi que l’orbite de la planète. Combinée à d’autres méthodes telle celle des transits, de plus amples informations peuvent être obtenues – les dimensions et la densité de l’exoplanète, par exemple. Le Next-Generation Transit Survey (NGTS) installé à l’Observatoire de Paranal de l’ESO est un chasseur d’exoplanètes combinant les deux méthodes.

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Francesco Pepe

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Stefano Cristiani

INAF–Osservatorio Astronomico di Trieste

Trieste, Italy

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Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço and Universidade do Porto

Porto, Portugal

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Rafael Rebolo

Instituto de Astrofísica de Canarias

Tenerife, Spain

Email: rrl@iac.es

Gaspare Lo Curto

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1739.

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L’instrument MUSE complète le sondage spectroscopique le plus profond…

eso1738fr — Communiqué de presse scientifique

Le sondage spectroscopique le plus profond jamais réalisé

29 novembre 2017

Les astronomes utilisant l’instrument MUSE sur le Very Large Telescope de l’ESO au Chili ont mené le sondage spectroscopique le plus profond jamais réalisé. Ils se sont concentrés sur le champ ultra-profond de Hubble, mesurant les distances et les propriétés de 1600 galaxies très faibles dont 72 nouvelles galaxies qui n’avaient jamais été détectées auparavant, même par le télescope spatial Hubble. Ce jeu de données révolutionnaire a déjà donné lieu à dix articles scientifiques publiés dans un numéro spécial d’Astronomy & Astrophysics. La richesse exceptionnelle des informations fournies par MUSE donne aux astronomes un aperçu de la formation des étoiles dans l’Univers primordial. Il permet aussi d’étudier les mouvements et autres propriétés des galaxies primordiales. Cette avancée spectaculaire de notre connaissance de l’Univers lointain est rendue possible grâce aux capacités spectroscopiques uniques de MUSE.

L’équipe MUSE HUDF Survey, dirigée par Roland Bacon du Centre de recherche astrophysique de Lyon (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon, France), a utilisé MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) pour observer le champ ultra profond de Hubble (heic0406), une zone très étudiée du sud dans la constellation du Fourneau, notamment par le télescope spatial Hubble. Cela a abouti aux observations spectroscopiques les plus profondes jamais réalisées, avec la mesure d’informations spectroscopiques précises pour 1600 galaxies, dix fois plus que ce qui a été laborieusement obtenu dans ce domaine au cours de la dernière décennie par les grands télescopes au sol.

Les images de l’HUDF, publiées en 2004, prises par le télescope spatial Hubble de la NASA / ESA ont été pionnières dans les observations de l’Univers lointain. Elles ont sondé plus profondément que jamais cette région du ciel et ont révélé une ménagerie de galaxies datant de moins d’un milliard d’années après le Big Bang. La même zone a ensuite été observée à plusieurs reprises par Hubble et d’autres télescopes, ce qui a donné la vision la plus profonde de l’Univers connue à ce jour [1]. Aujourd’hui, et ce malgré la profondeur des observations de Hubble, MUSE a – parmi de nombreux autres résultats – révélé 72 galaxies jamais vues auparavant dans cette toute petite zone du ciel.

Roland Bacon reprend l’histoire: «MUSE peut faire quelque chose que Hubble ne peut pas faire – il disperse la lumière de chaque point de l’image en toutes ses couleurs pour créer un spectre. Cela nous permet de mesurer la distance, les couleurs et les autres propriétés de toutes les galaxies que nous pouvons détecter – y compris celles qui sont invisibles au télescope Hubble lui-même! « 

Les données de MUSE fournissent une nouvelle vision des galaxies très lointaines, observées peu après le début de l’Univers, environ 13 milliards d’années dans le passé. L’instrument peut détecter des galaxies 100 fois plus faibles que lors des précédentes campagnes d’observation. Ces données s’ajoutent à un champ déjà richement étudié. C’est une nouvelle étape dans l’étude de l’Univers lointain qui nous permet d’avancer dans notre connaissance de l’évolution des galaxies avec le temps.

Le sondage a révélé 72 galaxies appelées émetteurs Lyman-alpha car elles brillent très intensément à la longue d’onde de la lumière Lyman-alpha [2]. La compréhension actuelle de la formation stellaire ne permet pas d’expliquer entièrement ces galaxies, qui semblent essentiellement briller dans cette couleur. C’est parce que MUSE disperse la lumière dans ses différentes couleurs que ces objets deviennent apparents, mais ils restent invisibles dans les images directes et profondes telles que celles de Hubble.

Jarle Brinchmann de l’Université de Leiden, Pays-Bas et IA, CAUP, Porto, Portugal, premier auteur d’un article décrivant les résultats de cette enquête, explique: « MUSE a la capacité unique d’extraire des informations sur les plus jeunes galaxies de l’Univers. – même dans une partie du ciel déjà très bien étudiée. Nous apprenons des choses sur ces galaxies qui ne sont possibles qu’avec la spectroscopie, comme le contenu chimique et les mouvements internes – et cela non pas en observant les galaxies individuellement mais simultanément pour toutes les galaxies!« 

Une autre découverte majeure de cette étude est la détection systématique des halos géants d’hydrogène lumineux autour des galaxies dans l’Univers primitif, donnant aux astronomes un moyen nouveau et prometteur pour étudier les interactions des galaxies avec leur milieu environnant.

Parmi les autres applications potentielles de cet ensemble unique de données, qui sont explorées dans la série d’articles, citons le rôle des galaxies faibles durant la ré-ionisation cosmique (commençant juste 380 000 ans après le Big Bang), l’évolution du taux de fusion des galaxies avec le temps, l’étude des vents galactiques et la formation des étoiles dans l’Univers jeune.

“Étonnamment, ces données ont toutes été prises sans le système d’optique adaptative (AOF) qui vient tout juste d’être couplé à MUSE. La mise en service de l’AOF après une décennie de travail intensif par les astronomes et les ingénieurs de l’ESO ouvre la perspective d’encore plus de données révolutionnaires à l’avenir », conclut Roland Bacon [3].

Notes

[1] Le Hubble Ultra Deep Field est l’un des champs les plus étudiés de l’espace. A ce jour, 13 instruments sur huit télescopes, dont ALMA ESO (eso1633), ont observé ce champ dans tous les domaines de longue d’onde possible, depuis les rayons X jusqu’aux longueurs d’onde radio.

[2] Les électrons chargés négativement qui orbitent autour du noyau chargé positivement dans un atome ont des niveaux d’énergie quantifiés. Autrement dit, ils ne peuvent exister que dans des états d’énergie spécifiques, et ils ne peuvent que faire la transition entre ces niveaux en gagnant ou en perdant des quantités précises d’énergie. Le rayonnement Lyman-alpha est produit lorsque les électrons dans les atomes d’hydrogène tombent du deuxième au plus bas niveau d’énergie. La quantité précise d’énergie perdue est libérée sous forme de lumière dans une longueur d’onde particulière, dans la partie ultraviolette du spectre, que les astronomes peuvent détecter avec des télescopes spatiaux ou sur Terre dans le cas d’objets qui sont décalés vers le rouge. Pour ces données, à un décalage vers le rouge de z ~ 3-6.6, la lumière Lyman-alpha est vue comme une lumière visible ou proche infrarouge.

[3] L’installation de l’optique adaptative avec MUSE a déjà révélé des anneaux auparavant invisibles autour de la nébuleuse planétaire IC 4406 (eso1724).

Plus d’informations

Cette recherche a été présentée dans une série de 10 articles à paraître dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Les équipes sont composées de Roland Bacon(CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Lyon, France), Hanae Inami (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Lyon, France), Jarle Brinchmann (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Porto, Portugal), Michael Maseda (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Adrien Guerou (IRAP, CNRS, Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNES, Université de Toulouse, France; ESO, Garching, Germany), A. B. Drake (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Lyon, France), H. Finley (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, France), F. Leclercq (Université de Lyon, Lyon, France), E. Ventou (IRAP, CNRS, Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNES Université de Toulouse, Toulouse, France), T. Hashimoto (Université de Lyon, Lyon, France), Simon Conseil (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), David Mary (Laboratoire Lagrange, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Université de Nice, Nice, France), Martin Shepherd (Université de Lyon, Lyon, France), Mohammad Akhlaghi (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Postdam, Postdam, Germany), Laure Piqueras(CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), David Lagattuta (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), Benoit Epinat (IRAP, CNRS, Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNES, Université de Toulouse, Toulouse, France; et LAM, CNRS, Aix Marseille Université, Marseille, France), Sebastiano Cantalupo (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), Jean Baptiste Courbot (Université de Lyon, Lyon, France; ICube, Université de Strasbourg, Strasbourg, France), Thierry Contini (IRAP, CNRS, Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNES Université de Toulouse, Toulouse, France), Johan Richard (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), Rychard Bouwens (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Nicolas Bouché (IRAP, CNRS, Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNES Université de Toulouse, Toulouse, France), Wolfram Kollatschny (AIG, Universität Göttingen, Göttingen, Germany), Joop Schaye (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Raffaella Anna Marino (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), Roser Pello (IRAP, CNRS, Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNES Université de Toulouse, Toulouse, France), Christian Herenz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), Bruno Guiderdoni (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France),, Marcella Carollo (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), S. Hamer (Université de Lyon, Lyon, France), B. Clément (Université de Lyon, Lyon, France), G. Desprez (Université de Lyon, Lyon, France), L. Michel-Dansac (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), M. Paavast (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), L. Tresse (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), L. A. Boogaard (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), J. Chevallard (Scientific Support Office, ESA/ESTEC, Noordwijk, the Netherlands) S. Charlot (Sorbonne University, Paris, France), J. Verhamme (Université de Lyon, Lyon, France), Marijn Franx (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), Anna Feltre (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), Davor Krajnović (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), Eric Emsellem (ESO, Garching, Germany; Université de Lyon, Lyon, France), Mark den Brok (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), Santiago Erroz-Ferrer (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), Peter Mitchell (CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), Thibault Garel (Université de Lyon, Lyon, France), Jeremy Blaizot(CRAL – CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon Université de Lyon, Lyon, France), Edmund Christian Herenz (Department of Astronomy, Stockholm University, Stockholm, Sweden), D. Lam (Leiden University, Leiden, the Netherlands), M. Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany) and J. Lewis (Université de Lyon, Lyon, France).

L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1738.

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Des observations de l’ESO témoignent de l’étrange nature du…

eso1737fr — Communiqué de presse scientifique

Le VLT dévoile un objet de couleur rouge foncé et de forme allongée

20 novembre 2017

Des astronomes ont pour la toute première fois étudié un astéroïde en provenance de l’espace interstellaire lors de sa traversée de notre Système Solaire. Des observations effectuées au moyen du Very Large Telescope de l’ESO au Chili et d’autres observatoires disséminés à la surface du globe ont montré que cet objet particulier a voyagé dans l’espace des millions d’années avant de pénétrer à l’intérieur de notre système stellaire. C’est un objet de couleur rouge foncé, de forme très allongée, de composition métallique ou rocheuse, qui ne ressemble en rien aux composants habituels du Système Solaire. Les résultats de cette étude paraîtront au sein de l’édition du 20 novembre 2017 de la revue Nature.

Le 19 octobre 2017, le télescope Pan-STARRS 1 détecta depuis Hawaï un petit point de lumière se mouvant dans le ciel. A première vue, il ressemblait à un astéroïde de faibles dimensions se déplaçant à vitesse élevée. Toutefois, des observations complémentaires ont permis de précisément définir son orbite. Les calculs révélèrent, sans l’ombre d’un doute, que son origine différait nettement de celle de l’ensemble des astéroïdes et autres comètes observés à ce jour. Cet objet provenait, non pas de l’intérieur du Système Solaire, mais de l’espace interstellaire, en effet. Bien que classifié en premier lieu parmi les comètes, les observations de l’ESO ainsi que d’autres observatoires ne révélèrent aucun signe d’activité cométaire lors de son passage à proximité du Soleil en septembre 2017. L’objet a donc été rangé dans la classe des astéroïdes interstellaires et baptisé 1I/2017 U1 (`Oumuamua) [1].

“Il nous fallait agir rapidement” précise l’un des membres de l’équipe, Olivier Hainaut de l’ESO à Garching en Allemagne. “ Oumuamua s’éloignait déjà du Soleil en direction de l’espace interstellaire”.

Le Very Large Telescope de l’ESO fut aussitôt réquisitionné dans le but de déterminer l’orbite de l’objet, sa brillance ainsi que sa couleur, avec une précision meilleure que celle caractérisant les plus petits télescopes. La rapidité d’exécution fut essentielle, la luminosité d’`Oumuamua diminuant drastiquement à mesure qu’il s’éloignait du Soleil, de l’orbite terrestre notamment, vers l’extérieur du Système Solaire. D’autres surprises étaient à venir.

En combinant les images acquises au travers de quatre filtres différents intercalés sur l’instrument FORS du VLT avec les clichés obtenus au moyen d’autres grands télescopes, l’équipe d’astronomes emmenée par Karen Meech (Institut d’Astronomie, Hawaï, Etats-Unis) a mis en évidence la variation périodique de luminosité de `Oumuamua : sa brillance varie d’un facteur dix en effet au fil de sa rotation autour de son axe, soit en l’espace de 7,3 heures.

Karen Meech revient sur cette découverte : “Cette variation importante et inhabituelle de luminosité s’explique par la forme très allongée de l’objet : il est une dizaine de fois plus long que large, d’apparence compliquée, ondulée. Nous avons par ailleurs constaté qu’il était de couleur rouge foncé, semblable à celle des objets situés en périphérie du Système Solaire, et qu’il était totalement inerte, aucune trace de poussière n’ayant été détectée dans son environnement proche.”

Ces propriétés laissent à penser que `Oumuamua est un objet dense, potentiellement rocheux voire majoritairement constitué de métal, dépourvu de quantités significatives d’eau ou de glace, et que la couleur sombre de sa surface résulte des effets de l’irradiation par les rayons cosmiques sur des millions d’années. Sa longueur est estimée à plus de 400 mètres.

Les calculs orbitaux préliminaires indiquent que l’objet provenait d’une région du ciel voisine de l’étoile Vega, dans la constellation boréale de la Lyre. Toutefois, bien qu’il se meuve à la vitesse éclair de 90 000 kilomètres par heure, le voyage depuis l’espace interstellaire jusqu’à notre Système Solaire dura quelque 300 000 ans. A cette époque reculée, Véga n’occupait pas sa position actuelle. `Oumuamua a probablement erré dans la Voie Lactée, indépendamment de tout système stellaire, des centaines de millions d’années avant qu’il ne rencontre fortuitement le Système Solaire.

Les astronomes estiment qu’un astéroïde interstellaire semblable à `Oumuamua pénètre à l’intérieur du Système Solaire chaque année ou presque. Toutefois, leur faible luminosité les rend difficiles à détecter. A l’heure actuelle, seuls les télescopes de sondage tel Pan-STARRS s’avèrent suffisamment puissants pour les détecter.

“Nous continuons d’observer cet objet si particulier”, conclut Olivier Hainaut, “et espérons déterminer, avec une précision accrue, sa provenance ainsi que sa destination prochaine au sein de la galaxie. Maintenant que nous avons découvert le tout premier rocher interstellaire, nous nous préparons à en observer d’autres !”

Notes

[1] L’équipe de Pan-STARRS a suggéré d’attribuer à l’objet interstellaire une appellation hawaïenne. Cette proposition a été retenue par l’International Astronomical Union, responsable de l’attribution des noms officiels aux corps du Système Solaire et au-delà. En outre, l’IAU a créé une nouvelle classe d’objets pour les astéroïdes interstellaires, dont cet objet constitue le tout premier représentant. Les références à cet objet figurent ci-après : 1I, 1I/2017 U1, 1I/`Oumuamua et 1I/2017 U1 (`Oumuamua). Le caractère précédant le O est un okina. Cette appellation se prononce comme suit : H O u mu a mu a. Avant l’introduction de cette nouvelle nomenclature, l’objet était désigné A/2017 U1.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “A brief visit from a red and extremely elongated interstellar asteroid”, par K. Meech et al., à paraître dans l’édition du XXX de la revue Nature.

L’équipe est composée de Karen J. Meech (Institut d’Astronomie, Honolulu, Hawaï, Etats-Unis [IfA]) Robert Weryk (IfA), Marco Micheli (Centre de Coordination SSA-NEO de l’ESA, Frascati, Italie; INAF–Osservatoire Astronomique de Rome, Monte Porzio Catone, Italie), Jan T. Kleyna (IfA) Olivier Hainaut (ESO, Garching, Allemagne), Robert Jedicke (IfA) Richard J. Wainscoat (IfA) Kenneth C. Chambers (IfA) Jacqueline V. Keane (IfA), Andreea Petric (IfA), Larry Denneau (IfA), Eugene Magnier (IfA), Mark E. Huber (IfA), Heather Flewelling (IfA), Chris Waters (IfA), Eva Schunova-Lilly (IfA) et Serge Chastel (IfA).

L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1737.

News

Découverte, à très grande proximité du Système Solaire, d’un…

eso1736fr — Communiqué de presse scientifique

L’instrument HARPS de l’ESO a découvert une exoplanète de type Terre autour de Ross 128

15 novembre 2017

Grâce à l’instrument HARPS de l’ESO optimisé pour la quête d’exoplanètes, une équipe a découvert, à seulement 11 années-lumière du Système Solaire, une planète tempérée de type Terre. Ce nouveau monde baptisé Ross 128 b constitue, à ce jour, le second monde tempéré le plus proche du Système Solaire après Proxima b. Ross 128 b est également la planète la plus proche de nous en orbite autour d’une naine rouge inactive, ce qui pourrait renforcer la probabilité qu’elle abrite la vie. Ross 128 b constituera une cible de choix pour l’Extremely Large Telescope de l’ESO qui sera en mesure de détecter, au sein de son atmosphère, la présence ou non de biomarqueurs.

Une équipe de chercheurs a découvert, au moyen de l’instrument HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) installé à l’Observatoire de La Silla au Chili, la présence d’une exoplanète de faible masse en orbite autour de la naine rouge Ross 128. La période orbitale de cette planète de dimension semblable à celles de la Terre est de 9,9 jours. Sa température est peut être également voisine de celle de la Terre. Enfin, Ross 128 est l’étoile proche la plus calme autour de laquelle orbite une exoplanète tempérée.

“Cette découverte vient couronner plus d’une décennie d’observations répétées au moyen de l’instrument HARPS, combinées à l’utilisation de techniques de pointe en matières de réduction et d’analyse des données. HARPS est le seul instrument capable d’atteindre un tel degré de précision. A ce jour, soit 15 ans après sa mise en service, il demeure le meilleur instrument de mesure des vitesses radiales” précise Nicola Astudillo-Defru (Observatoire de Genève – Université de Genève, Suisse), co-auteur de la publication consacrée à cette découverte.

Les naines rouges figurent parmi les étoiles les plus froides, les moins brillantes – et pourtant les plus abondantes – de l’Univers. A ce titre, elles constituent d’excellentes hôtes potentielles d’exoplanètes et font l’objet d’études toujours plus nombreuses. Parce qu’il est bien plus facile de détecter des exoTerres à proximité de ces étoiles qu’autour d’étoiles semblables au Soleil [1], Xavier Bonfils (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS, Grenoble, France), qui dirigea l’équipe, baptisa le programme HARPS : “Un raccourci vers le bonheur”.

De nombreuses étoiles de type naine rouge, y compris Proxima Centauri, s’embrasent parfois, baignant leurs planètes dans des rayonnements ultraviolet et X mortel. Il semble toutefois que Ross 128 soit une étoile bien plus calme, de sorte que les planètes qu’elle abrite pourraient constituer les mondes habitables les plus proches de notre Système Solaire.

Bien qu’elle se situe actuellement à 11 années-lumière de la Terre, Ross 128 s’approche de nous. Elle pourrait devenir notre plus proche voisine stellaire d’ici moins de 79 000 ans – un clin d’œil à l’échelle cosmique. Ross 128 b détrônera alors Proxima b, devenant l’exoplanète la plus proche de la Terre.

Sur la base des données de HARPS, l’équipe a découvert que Ross 128 b se situait à une distance 20 fois plus petite de son étoile hôte que la distance séparant la Terre du Soleil. En dépit de cette proximité, Ross 128 b ne reçoit qu’1,38 fois plus de rayonnement que la Terre. En conséquence, la température d’équilibre de Ross 128 b est estimée entre – 60 et + 20°C, grâce à la nature froide et peu brillante de la petite naine rouge autour de laquelle elle se meut, et dont la température de surface équivaut à la moitié de celle du Soleil. Les scientifiques impliqués dans cette découverte assimilent donc Ross 128 b à une planète tempérée. L’incertitude demeure toutefois quant à la localisation de la planète à l’intérieur, à l’extérieur ou à l’orée de la zone habitable[2], condition requise pour que de l’eau liquide couvre tout ou partie de sa surface.

Les astronomes détectent à présent un nombre toujours croissant d’exoplanètes tempérées. L’étape suivante consistera à étudier plus en détail leurs atmosphères, leur composition et leur chimie. La détection potentielle de la présence de biomarqueurs tel l’oxygène au sein des atmosphères des exoplanètes les plus proches constituera une étape importante, que l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO sera en mesure de franchir [3].

“Les nouvelles installations de l’ESO joueront un rôle essentiel dans l’établissement de la liste des planètes de type Terre susceptibles d’être caractérisées. En particulier, NIRPS, le bras infrarouge de HARPS, augmentera notre capacité à observer les naines rouges qui émettent principalement dans le domaine infrarouge. Ensuite, l’ELT offrira l’opportunité d’observer et de caractériser la majorité de ces planètes”, conclut Xavier Bonfils.

Notes

[1] Une planète orbitant à proximité d’une naine rouge de faible masse produit, sur son étoile hôte, un effet gravitationnel plus important qu’une même planète orbitant à plus grande distance d’une étoile plus massive de type Soleil. En conséquence, la vitesse de ce “mouvement réflexe” s’avère plus facile à repérer. Toutefois, le fait que les naines rouges soient moins brillantes complique l’acquisition d’un signal suffisant pour pouvoir effectuer les mesures dotées de la précision requise.

[2] La zone habitable se compose d’un ensemble d’orbites autour d’une étoile, parcourues par des planètes dotées de la température nécessaire à la persistance d’eau liquide en surface.

[3] Seules les quelques exoplanètes dont la distance à la Terre est suffisamment faible pour qu’elles puissent être résolues angulairement de leurs étoiles pourront ainsi être caractérisées.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “A temperate exo-Earth around a quiet M dwarf at 3.4 parsecs”, par X. Bonfils et al., à paraître au sein de la revue Astronomy & Astrophysics.

L’équipe est composée de X. Bonfils (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France [IPAG]), N. Astudillo-Defru (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Suisse), R. Díaz (Université de Buenos Aires, Faculté des Sciences Exactes et Naturelles. Buenos Aires, Argentine), J.-M. Almenara (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Suisse), T. Forveille (IPAG), F. Bouchy (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Suisse), X. Delfosse (IPAG), C. Lovis (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Suisse), M. Mayor (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Suisse), F. Murgas (Institut d’Astrophysique des Canaries, La Laguna, Tenerife, Espagne), F. Pepe (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Suisse), N. C. Santos (Institut d’Astrophysique et des Sciences Spatiales et Université de Porto, Portugal), D. Ségransan (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Suisse), S. Udry (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Suisse) et A. Wü̈nsche (IPAG).

L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1736.

News

ALMA détecte de la poussière froide autour de l’étoile…

eso1735fr — Communiqué de presse scientifique

3 novembre 2017

L’Observatoire ALMA au Chili a détecté la présence de poussière autour de Proxima Centauri, l’étoile la plus proche du Système Solaire. Ces nouvelles observations mettent en évidence le rayonnement issu de la poussière froide dont la distance à Proxima Centauri est quatre fois supérieure à celle qui sépare la Terre du Soleil. Les données révèlent également la présence, en périphérie, d’un anneau de poussière de température moindre, susceptible d’abriter un système planétaire complexe. Ces structures, vraisemblablement composées de particules de roche et de glace qui ne se sont pas constituées en planètes, sont semblables aux ceintures de plus vastes dimensions du Système Solaire.

Proxima Centauri est l’étoile la plus proche du Soleil. C’est une naine rouge peu brillante située à quatre années-lumière de la Terre dans la constellation australe du Centaure. À sa périphérie figure une planète tempérée de type Terre nommée Proxima b et découverte en 2006 – il s’agit de la planète la plus proche du Système Solaire. Ce système ne se résume toutefois pas à une simple planète : les nouvelles observations d’ALMA révèlent en effet la présence de nuages de poussière cosmique froide autour de l’étoile centrale.

Guillem Anglada [1] de l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie (CSIC), Grenade, Espagne, et auteur principal de la nouvelle étude, explique toute l’importance de cette découverte : “La détection de poussière autour de Proxima fait suite à la découverte de l’exoTerre Proxima b. Elle suggère, pour la toute première fois, l’existence d’un système planétaire complexe ne se résumant pas à une simple planète, autour de l’étoile la plus proche de notre Soleil.”

Les ceintures de poussière constituent les vestiges de la matière qui ne s’est pas agglomérée en corps de dimensions plus élevées telles les planètes. Les particules de roche et de glace qui composent ces anneaux arborent des tailles variées, allant du grain de poussière le plus fin, de diamètre inférieur au millimètre, aux corps semblables à des astéroïdes de plusieurs kilomètres de diamètre [2].

La poussière semble former une ceinture dont la distance à Proxima Centauri avoisine plusieurs millions de kilomètres et dont la masse totale est estimée au centième de la masse terrestre. La ceinture est caractérisée par une température voisine de -230 degrés Celsius, semblable à celle de la Ceinture de Kuiper située en périphérie du Système Solaire.

En outre, les données d’ALMA suggèrent l’existence d’une autre ceinture, dix fois plus éloignée et composée de poussière de température moindre. Cette découverte, si elle se trouvait confirmée, soulèverait bien des questions quant à la nature de cette ceinture périphérique située dans un environnement particulièrement froid et à distance élevée d’une étoile de température et de luminosité inférieures à celles du Soleil. L’une et l’autre ceintures sont plus éloignées de Proxima Centauri que la planète Proxima b, qui orbite autour de son étoile hôte à quatre millions de kilomètres seulement [3].

Guilhem Anglada détaille les conséquences de cette découverte : “Ce résultat permet d’envisager l’existence, autour de Proxima Centauri, d’un système planétaire complexe, fruit de multiples interactions ayant abouti à la formation d’une ceinture de poussière. Une étude plus approfondie devrait révéler les localisations de planètes non identifiées à ce jour.”

Le système planétaire de Proxima Centauri est d’autant plus intéressant qu’il pourrait faire l’objet d’une future mission d’exploration directe au moyen de microsondes attachées à des voiles propulsées par des rayons laser – le projet Starshot. La connaissance de la répartition des poussières autour de l’étoile est essentielle pour planifier une telle mission.

Pedro Amada, co-auteur de l’étude et également chercheur à l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie, revient sur l’importance de cette observation : “Ces premiers résultats montrent qu’ALMA est capable de détecter des structures de poussière en périphérie de Proxima. De prochaines observations nous procureront une image plus détaillée du système planétaire de Proxima. En les combinant avec l’étude des disques protoplanétaires autour de jeunes étoiles, de nombreux détails des processus qui ont conduit à la formation de la Terre et du Système Solaire voici 4600 millions d’années seront dévoilés. Ce que nous observons aujourd’hui constitue un simple amuse-bouche comparé à ce qui nous attend !”

Notes

[1] Curieusement, l’auteur principal de l’étude, Guillem Anglada, partage son nom avec l’astronome à la tête de l’équipe qui a découvert Proxima Centauri b, Guillem Anglada-Escudé, lui-même co-auteur de l’article dans lequel cette étude est publiée. L’un et l’autre de ces deux noms ne sont toutefois pas liés.

[2] Proxima Centauri est une étoile assez vieille, d’âge voisin de celui du Système Solaire. Les ceintures de poussière qui l’entourent sont probablement semblables à la poussière résiduelle qui compose la ceinture de Kuiper ainsi que la ceinture d’astéroïdes du Système Solaire et à la poussière qui génère la lumière zodiacale. Les disques spectaculaires qu’ALMA a identifiés autour d’étoiles plus jeunes, telle HL Tauri, sont composés d’une plus grande quantité de matière qui progressivement va former des planètes.

[3] La connaissance de la forme apparente de la ceinture périphérique faiblement lumineuse dont l’existence reste à confirmer, permettrait aux astronomes d’estimer l’inclinaison du système planétaire de Proxima Centauri. Elle paraît elliptique, au vu de l’inclinaison de ce qui est supposé être un anneau circulaire. En résulterait la détermination plus précise de la masse de la planète Proxima b, dont nous ne connaissons à l’heure actuelle que la limite inférieure.

Plus d’informations

Cette étude a fait l’objet d’un article intitulé “ALMA Discovery of Dust Belts Around Proxima Centauri”, par Guillem Anglada et al., à paraître au sein de la revue Astrophysical Journal Letters.

L’équipe est composée de Guillem Anglada (Institut d’Astrophysique d’Andalousie (CSIC), Grenade, Espagne [IAA-CSIC]), Pedro J. Amado (IAA-CSIC), Jose L. Ortiz (IAA-CSIC), José F. Gómez (IAA-CSIC), Enrique Macías (Université de Boston, Massachusetts, Etats-Unis), Antxon Alberdi (IAA-CSIC), Mayra Osorio (IAA-CSIC), José L. Gómez (IAA-CSIC), Itziar de Gregorio-Monsalvo (ESO, Santiago, Chili; Observatoire Commun d’ALMA, Santiago, Chili), Miguel A. Pérez-Torres (IAA-CSIC; Université de Saragosse, Saragosse, Espagne), Guillem Anglada-Escudé (Université Queen Mary de Londres, Londres, Royaume-Uni), Zaira M. Berdiñas (Université du Chile, Santiago, Chili; IAA-CSIC), James S. Jenkins (Université du Chili, Santiago, Chili), Izaskun Jimenez-Serra (Université Queen Mary de Londres, Londres, Royaume-Uni), Luisa M. Lara (IAA-CSIC), Maria J. López-González (IAA-CSIC), Manuel López-Puertas (IAA-CSIC), Nicolas Morales (IAA-CSIC), Ignasi Ribas (Institut des Sciences d’Espagne, Barcelone, Espagne), Anita M. S. Richards (JBCA, Université de Manchester, Manchester, Royaume-Uni), Cristina Rodríguez-López (IAA-CSIC) et Eloy Rodríguez (IAA-CSIC).

L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1735.

News

Les secrets d’une galaxie révélés

eso1734fr — Communiqué de presse photo

25 octobre 2017

Cette magnifique image de l’amas du Fourneau est constellée d’un grand nombre de galaxies, qui pour certaines arborent l’aspect de simples points lumineux, pour d’autres dominent l’avant-plan. L’une d’elles, de forme lenticulaire, est NGC 1316. Le passé turbulent de cette galaxie bien connue des astronomes rend compte de sa structure en boucles, arcs et autres anneaux dont le Télescope de Sondage du VLT vient d’acquérir l’image la plus détaillée à ce jour. Sur ce cliché étonnamment profond figure en outre une myriade d’objets de luminosité moindre baignant dans un faible rayonnement intra-amas.

Cette vue profonde, acquise au moyen d’un instrument doté de remarquables fonctionnalités, le Télescope de Sondage du VLT (VST) à l’Observatoire de Paranal de l’ESO au Chili, révèle les secrets des objets brillants qui composent l’amas du Fourneau, l’un des amas galactiques les plus riches et les plus proches de la Voie Lactée.

NGC 1316, une galaxie caractérisée par une histoire mouvementée et résultant de la fusion de plusieurs petites galaxies, constitue sans doute l’un des objets les plus fascinants de l’amas. Les distorsions gravitationnelles résultant de son passé houleux ont marqué sa structure lenticulaire de leurs empreintes [1]. Ondulations, boucles et arcs de vastes dimensions parsèment l’enveloppe stellaire extérieure. Ces structures furent pour la première fois observées dans les années 1970 et constituent, aujourd’hui encore, un véritable champ d’étude pour les astronomes contemporains. Preuve en est l’utilisation récente des dernières technologies en matière de télescope pour observer les détails les plus fins de l’étonnante structure de NGC 1316 au moyen d’une combinaison d’outils issus de l’imagerie et de la modélisation.

Les processus de fusion ayant conduit à la formation de NGC 1316 ont donné lieu à un afflux de gaz, qui alimente un objet astrophysique exotique situé en son centre : un trou noir supermassif doté d’une masse quelque 150 millions de fois supérieure à celle du Soleil. A mesure qu’il accrête la matière environnante, ce monstre cosmique produit de très puissants jets de particules hautement énergétiques qui à leur tour donnent naissance à des lobes d’émission caractéristiques observés dans le domaine radio, et confèrent à NGC 1316 le statut de quatrième source radio la plus brillante du ciel.

NGC 1316 a par ailleurs été le siège de quatre supernovae de type Ia, qui constituent des événements astrophysiques majeurs pour les astronomes. Les supernovae de type Ia sont en effet caractérisées par des luminosités clairement définies [2], qui peuvent être utilisées pour mesurer la distance de la galaxie hôte – 60 millions d’années-lumière dans le cas présent. Parce qu’elles constituent d’excellents outils de mesure précise de la distance d’objets lointains, ces “chandelles standards” sont particulièrement recherchées par les astronomes. Elles ont ni plus ni moins joué un rôle clé dans la découverte révolutionnaire de l’expansion de notre Univers à un rythme toujours croissant.

Cette image a été acquise par le VST à l’Observatoire de Paranal de l’ESO au Chili dans le cadre du Sondage Profond de l’amas du Fourneau, un projet visant à obtenir un sondage profond et multi-images de l’Amas du Fourneau. L’équipe, pilotée par Enrichetta Iodice (INAF – Observatoire de Capodimonte, Naples, Italie), avait précédemment observé cette zone du ciel au moyen du VST et révélé l’existence d’un pont de matière faiblement lumineux reliant NGC 1399 à la galaxie NGC 1387 de moindres dimensions (eso1612). Le VST fut spécifiquement conçu pour mener de vastes sondages du ciel. Parce qu’il est doté d’un champ de vue étendu et corrigé à la fois, ainsi que d’une caméra de 256 mégapixels baptisée OmegaCAM, le VST est capable de générer, avec rapidité, de profondes images de vastes régions du ciel, laissant aux télescopes de diamètres plus élevés – tel le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO – le soin d’explorer plus en détail chacun des objets pris individuellement.

Notes

[1] Les galaxies lenticulaires – en forme de lentille – sont des galaxies intermédiaires entre les galaxies elliptiques diffuses et les plus connues galaxies spirales telle la Voie Lactée.

[2] Une supernova de type Ia se produit lorsque la naine blanche d’un système stellaire binaire accrête lentement la matière issue de son étoile compagnon jusqu’à atteindre un seuil de déclenchement des réactions de fusion nucléaire du carbone qu’elle renferme. S’ensuit une réaction en chaîne, qui aboutit rapidement à une importante libération d’énergie : une explosion en supernova. La supernova survient toujours lorsqu’une masse spécifique, appelée limite de Chandrasekar, est atteinte et se traduit par une explosion toujours semblable. La similitude des supernovae de type Ia permet aux astronomes d’utiliser ces événements cataclysmiques pour mesurer les distances.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a donné lieu à la publication d’un article intitulé “The Fornax Deep Survey with VST. II. Fornax A: A Two-phase Assembly Caught in the Act”, par E. Iodice et al., à paraître au sein de la revue Astrophysical Journal.

L’équipe est composée de E. Iodice (INAF – Observatoire Astronomique de Capodimonte, Italie), M. Spavone (Observatoire Astronomique de Capodimonte, Italie), M. Capaccioli (Université de Naples, Italie), R. F. Peletier (Institut Astronomique Kapteyn, Université de Groningen, Pays-Bas), T. Richtler (Université de Concepción, Chili), M. Hilker (ESO, Garching, Allemagne), S. Mieske (ESO, Chili), L. Limatola (INAF – Observatoire Astronomique de Capodimonte, Italie), A. Grado (INAF – Observatoire Astronomique de Capodimonte, Italie), N.R. Napolitano (INAF – Observatoire Astronomique de Capodimonte, Italie), M. Cantiello (INAF – Observatoire Astronomique de Teramo, Italie), R. D’Abrusco (Observatoire Astrophysique Smithson/ Centre Chandra X-ray, Etats-Unis), M. Paolillo (Université de Naples, Italie), A. Venhola (Université d’Oulu, Finlande), T. Lisker (Centre d’Astronomie de l’Université d’Heidelberg, Allemagne), G. Van de Ven (Institut d’Astronomie Max Planck, Allemagne), J. Falcon-Barroso (Institut d’Astrophysique des Canaries, Espagne) et P. Schipani (Observatoire Astronomique de Capodimonte, Italie).

L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1734.

News

Les télescopes de l’ESO détectent la toute première lumière…

eso1733fr — Communiqué de presse scientifique

Une fusion d’étoiles à neutrons se traduit par la dispersion d’or et de platine dans l’espace

16 octobre 2017

Plusieurs télescopes de l’ESO au Chili ont pour la première fois détecté la contrepartie visible d’une source d’ondes gravitationnelles. Ces observations historiques suggèrent que ce singulier objet résulte de la fusion de deux étoiles à neutrons. Les conséquences cataclysmiques de ce type de fusion – des événements prédits de longue date et baptisés kilonovae – disséminent des éléments lourds tels que l’or et le platine dans tout l’Univers. Cette découverte a fait l’objet d’une série d’articles publiés au sein de revues telle Nature. Elle apporte la preuve irréfutable que les sursauts gamma de courte durée sont causés par les fusions d’étoiles à neutrons.

Les astronomes viennent, pour la toute première fois, d’observer simultanément les ondes gravitationnelles et lumineuses (rayonnement électromagnétique) produites par un seul et même événement, grâce à un effort collectif mondial et à la rapidité de réaction des installations de l’ESO et d’autres instruments disséminés à la surface du globe.

Le 17 août 2017, l’instrument LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) de la NSF aux Etats-Unis, en collaboration avec l’interféromètre Virgo basé en Italie, a détecté le passage d’ondes gravitationnelles au travers de la Terre. Cet événement, le cinquième détecté à ce jour, fut baptisé GW170817. Quelque deux secondes plus tard, deux observatoires spatiaux, le Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA et l’INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) de l’ESA, ont détecté un sursaut gamma court en provenance de cette même région du ciel.

Le réseau d’observatoires LIGO-Virgo a localisé la source dans une vaste région du ciel austral, de dimensions équivalentes à celles de plusieurs centaines de pleines Lunes, et peuplée de millions d’étoiles [1]. A la nuit tombée, de nombreux télescopes implantés au Chili ont sondé cette zone du ciel, à la recherche de nouvelles sources. Parmi ces télescopes figuraient VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) et le VST (VLT Survey Telescope) installés à l’Observatoire de Paranal de l’ESO, le télescope italien REM (Rapid Eye Mount) qui opère depuis l’Observatoire de La Silla de l’ESO, le télescope LCO de 0,4 mètres à l’Observatoire Las Cumbres, et l’américain DECcam à l’Observatoire Inter-américain de Cerro Tololo. Le télescope Swote d’1 mètre fut le premier à détecter une nouvelle source de lumière à proximité directe de NGC 4993, une galaxie lenticulaire située dans la constellation de l’Hydre. Les observations menées au moyen de VISTA ont quasi-simultanément repéré cette même source à diverses longueurs d’onde infrarouges. A mesure que les régions occidentales du globe plongeaient dans l’obscurité, les télescopes hawaïens Pan-STARRS et Subaru l’ont à leur tour repérée et regardée évoluer rapidement.

“Rares sont les occasions pour un scientifique d’assister aux débuts d’une nouvelle ère”, précise Elena Pian, astronome à l’INAF, Italie, et auteur principal de l’un des articles parus au sein de la revue Nature. “En voici une !”

L’ESO a lancé l’une des plus importantes campagnes d’observations qui soit et de nombreux télescopes de l’ESO et de partenaires de l’ESO ont suivi l’objet, des semaines durant après sa détection [2]. Le VLT (Very Large Telescope), le NTT (New Technology Telescope), le VST de l’ESO, le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres et ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) [3] ont tous observé l’événement ainsi que ses conséquences sur une vaste gamme de longueurs d’onde. Quelques 70 observatoires disséminés dans le monde entier ont également observé cet événement, tel le Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA.

Les estimations de distance déduites des données concernant les ondes gravitationnelles ainsi que d’autres observations confirment la même distance à la Terre pour GW170817 et NGC 4993 – soit environ 130 millions d’années lumière. Cette source constitue donc la source d’ondes gravitationnelles ainsi que l’une des sources de sursaut gamma les plus proches détectées à ce jour [4].

Les oscillations de l’espace-temps baptisées ondes gravitationnelles résultent de masses en mouvement. Seules les plus intenses, générées par de brusques variations de vitesse d’objets très massifs, peuvent à l’heure actuelle être détectées. Parmi ces événements figure la fusion d’étoiles à neutrons, les noyaux extrêmement denses et effondrés d’étoiles de masse élevée ayant achevé leur existence en supernovae [5]. Ces fusions sont vraisemblablement à l’origine des sursauts gamma courts. Un événement de nature explosive et de luminosité 1000 fois supérieure à celle d’une nova classique – baptisé kilonova – est en effet attendu à la suite de ce type d’événement.

Les détections quasi-simultanées d’ondes gravitationnelles et de rayons gamma en provenance de GW170817 invitent à penser que cet objet consistait vraisemblablement en une kilonova – longtemps recherchée mais encore indetectée. Les observations effectuées au moyen des installations de l’ESO ont effectivement révélé des propriétés remarquablement proches des prévisions théoriques. L’existence des kilonovae a été suggérée voici plus de trente ans. Mais il s’agit là de leur toute première détection.

Suite à la fusion des deux étoiles à neutrons, un jet d’éléments chimiques lourds radioactifs en expansion rapide a quitté la kilonova, à une vitesse proche du cinquième de la vitesse de la lumière. Durant les jours qui suivirent, la couleur de la kilonova est passée du bleu profond au rouge intense. Ce changement s’est effectué en un temps bien plus court que celui caractérisant toute autre explosion stellaire connue.

“Lorsque le spectre est apparu sur nos écrans, j’ai compris qu’il s’agissait de l’événement transitoire le plus étrange qu’il m’ait été donné de voir”, précise Stephen Smartt, qui conduisit les observations au moyen du NTT de l’ESO dans le cadre du programme d’observations étendu baptisé Sondage Spectroscopique Public d’Objets Transitoires de l’ESO (ePESSTO). “Je n’avais jamais rien vu de tel. Nos données, combinées à celles acquises par d’autres équipes, démontraient sans ambiguïté aucune qu’il ne s’agissait pas d’une explosion de supernova ni d’une quelconque étoile variable située au premier plan, mais bel et bien d’un objet tout à fait singulier.”

Les spectres acquis dans le cadre du programme ePESSTO ainsi qu’au moyen de l’instrument X-shooter installé sur le VLT suggèrent la présence de césium et de tellure issus de la fusion des étoiles à neutrons. Ces éléments lourds, ainsi que d’autres, produits lors de la fusion d’étoiles à neutrons, auraient été disséminés dans l’espace lors de la phase kilonova. Ces observations suggèrent la formation, au sein d’objets stellaires de densité élevée, d’éléments plus lourds que le fer produits lors de réactions nucléaires. Ce processus de nucléosynthèse de type r était jusqu’à présent demeuré purement théorique.

“Les données observationnelles dont nous disposons à ce jour sont étonnamment proches de la théorie. Ce résultat est tout à la gloire des théoriciens. Il confirme la réalité des événements observés par LIGO-Virgo et couronne la performance réalisée par l’ESO – avoir rassemblé un si vaste ensemble de données relatives à la kilonova”, ajoute Stefano Covino, auteur principal de l’un des articles parus au sein de la revue Nature Astronomy.

“La grande force de l’ESO réside dans le fait de disposer d’une gamme étendue de télescopes et d’instruments mis à disposition des projets astronomiques les plus ambitieux et les plus complexes. Nous sommes entrés dans une nouvelle ère de l’astronomie multimessagers!” conclut Andrew Lean, auteur principal de l’une des publications scientifiques.

Notes

[1] Le réseau LIGO-Virgo a localisé la source dans une zone du ciel de quelque 35 degrés carrés de superficie.

[2] La galaxie ne pouvait être observée qu’en soirée au mois d’août. En septembre, elle se trouvait à trop grande proximité du Soleil pour être observable.

[3] Sur le VLT, les observations furent menées au moyen des instruments suivants : le spectrographe X-shooter installé sur l’Unité Télescopique 2 (UT2), FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2) et NACO (Nasmyth Adaptive Optics System (NAOS) – Near-Infrared Imager and Spectrograph (CONICA)) installés sur l’Unité Télescopique 1 (UT1) ; VIMOS (VIsible Multi-Object Spectrograph) et VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-Infrared) situés sur l’Unité Télescopique 3 (UT3) ; MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) et HAWK-1 (High Acuity Wide-field K-band Imager) sur l’Unité Télescopique 4 (UT4). Le VST a effectué ses observations grâce à OmegaCAM et VISTA grâce à VIRCAM (VISTA InfraRed CAMera). Dans le cadre du programme ePESSTO, le NTT a collecté des spectres dans le visible au moyen du spectrographe EFOSC2 (ESO Faint Object Spectrograph and Camera 2) et des spectres dans l’infrarouge au moyen du spectrographe SOFI (Son of ISAAC). Le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres a effectué ses observations au moyen de l’instrument GROND (Gamma-Ray burst Optical/Near-infrared Detector).

[4] Les observations ont été rendues possibles par la relativement faible distance – 130 millions d’années lumière – séparant la Terre des étoiles à neutrons qui ont fusionné. La fusion d’étoiles à neutrons génère des ondes gravitationnelles de moindre intensité en effet que la fusion de trous noirs, vraisemblablement à l’origine des quatre premières détections d’ondes gravitationnelles.

[5] Lorsque les étoiles à neutrons orbitent l’une autour de l’autre dans un système binaire, elles perdent de l’énergie en émettant des ondes gravitationnelles. Elles se rapprochent l’une de l’autre jusqu’à atteindre l’ultime point de rencontre. Une fraction de la masse des restes stellaires se trouve alors convertie en énergie et donne lieu à un violent sursaut d’ondes gravitationnelles, suivant la célèbre équation d’Einstein : E = mc².

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’une série de publications à paraître au sein des revues Nature, Nature Astronomy et Astrophysical Journal Letters.

La liste complète des membres de l’équipe figure au sein de ce fichier PDF.

L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

LIGO est financé par la NSF et exploité par le Caltech et le MIT, qui ont conçu LIGO et dirigé les projets LIGO Initial et LIGO Avancé. La NSF a apporté son soutien financier au projet LIGO Avancé, auquel l’Allemagne (Max Planck Society), le Royaume-Uni (Science and Technology Facilities Council) et l’Australie (Australian Research Council), se sont joints et ont significativement contribué. Plus de 1200 scientifiques du monde entier participent à cet effort au travers de la Collaboration Scientifique LIGO, qui inclut la Collaboration GEO. D’autres partenaires figurent à l’adresse ci-après : http://ligo.org/partners.php.

La collaboration Virgo se compose de plus de 280 physiciens et ingénieurs répartis en 20 équipes de recherche européennes différentes : six de ces équipes sont issues du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en France ; huit autres de l’Institut National de Physique Nucléaire (INFN) en Italie ; deux des Pays-Bas avec Nikhef ; le MTA Wigner RCP en Hongrie ; l’équipe POLGRAW en Pologne ; l’Espagne avec l’Université de Valence ; et l’Observatoire Gravitationnel Européen, EGO, le laboratoire hôte du détecteur Virgo situé près de Pise en Italie, fondé par le CNRS, l’INFN, et Nikhef.

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1733.

News

ALMA et Rosetta détectent du Fréon 40 dans l’espace

eso1732fr — Communiqué de presse scientifique

En espérant que cette molécule constitue un marqueur de la vie

2 octobre 2017

Des observations effectuées au moyen du Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l’Atacama (ALMA) et de la sonde Rosettta de l’ESA, ont révélé la présence de Fréon 40, un organohalogène, au sein du gaz qui environne une jeune étoile ainsi qu’une comète. Sur Terre, les organohalogènes résultent de la survenue de processus organiques. C’est la toute première fois qu’ils font l’objet d’une détection dans l’espace interstellaire. Cette découverte invite à penser que les oganohalogènes ne sont peut-être pas d’aussi bons marqueurs de la vie qu’espéré, mais qu’ils sont sans doute des composants essentiels de la matière à partir de laquelle les planètes se forment. Ce résultat, à paraître au sein de la revue Nature Astronomy, souligne le défi que constitue la découverte de molécules susceptibles d’indiquer la présence de vie au-delà de la Terre.

Grâce aux données acquises par ALMA au Chili et l’instrument ROSINA à bord de la sonde Rosetta de l’ESA, une équipe d’astronomes a découvert de faibles traces de Freon-40 (CH3Cl), un composé chimique par ailleurs baptisé chlorure de méthyle et chlorométhane, autour du système stellaire en formation IRAS 16293-2422[1] situé à quelque 400 années lumière de la Terre, ainsi qu’au sein de la célèbre comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) dans notre propre système solaire. Cette nouvelle observation d’ALMA constitue la toute première détection d’un organohalogène dans l’espace interstellaire [2].

Les organohalogènes se composent d’halogènes, tels le chlore et le fluor, liés au carbone et parfois même à d’autres éléments. Sur Terre, ces composés résultent de divers processus biologiques – au sein d’organismes allant de l’Homme aux champignons – ainsi que de processus industriels tels la production de colorants et de médicaments [3].

La récente découverte de l’un de ces composés, le Fréon-40, en des lieux antérieurs à l’origine de la vie, pourrait s’avérer décevante, des travaux antérieurs ayant suggéré que la présence de ces molécules pourrait indiquer la présence de vie.

“La découverte de l’organohalogène Fréon-40 à proximité de ces jeunes étoiles de type Soleil constitua une véritable surprise”, précise Edith Fayolle, chercheur au Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson de Cambridge, Massachussets, Etats-Unis, et auteur principal de la nouvelle publication. “Nous n’avions tout simplement pas envisagé sa formation et fûmes surpris de le détecter en si grande quantité. Il apparaît clair à présent que ces molécules se constituent facilement au sein des cocons stellaires, offrant ainsi un aperçu de l’évolution chimique des systèmes planétaires, le nôtre y compris.”

L’étude des exoplanètes a désormais dépassé le simple stade de la quête de planètes – plus de 3000 exoplanètes sont désormais connues – pour se focaliser sur la recherche de marqueurs chimiques censés indiquer la présence potentielle de vie. La détermination des molécules annonciatrices de vie constitue une étape cruciale mais l’établissement de la liste de marqueurs fiables demeure un processus délicat.

“La découverte d’organohalogènes par ALMA dans le milieu interstellaire nous renseigne par ailleurs sur les conditions initiales de la chimie organique planétaire. La connaissance de cette chimie constitue une étape importante vers la compréhension des origines de la vie” ajoute Karin Öberg, co-auteure de l’étude. “Notre découverte suggère que les organohalogènes figurent probablement parmi les composants de la soupe dite “primordiale”, tant sur la Terre jeune que sur les exoplanètes rocheuses naissantes.”

Ces éléments invitent à penser que les astronomes ont peut-être fait fausse route ; plutôt que d’indiquer la présence d’une vie existante, les organohalogènes pourraient constituer un élément de compréhension de la chimie impliquée dans l’origine de la vie.

Jes Jørgensen de l’Institut Niels Bohr à l’Université de Copenhague, co-auteur de l’étude, ajoute : “Ce résultat témoigne de la capacité d’ALMA à détecter des molécules présentant un intérêt astrobiologique dans l’environnement de jeunes étoiles et aux échelles où les planètes pourraient se former. Grâce à ALMA, nous avons dans un premier temps découvert de simples sucres ainsi que les précurseurs d’acides aminés autour de diverses étoiles. La récente découverte de Fréon-40 autour de la comète 67P/C-G renforce le lien entre la chimie prébiotique des protoétoiles distantes et notre propre système solaire.”

En outre, les astronomes ont comparé les quantités relatives de Fréon-40 qui contiennent différents isotopes de carbone dans le jeune système solaire et la comète – et découvert des abondances similaires. Ce résultat renforce l’hypothèse selon laquelle un jeune système planétaire peut hériter de la composition chimique du cocon stellaire dont il est issu et suggère la possibilité que les organohalogènes puissent être acheminés sur les protoplanètes en cours de formation ou via des impacts cométaires.

“Nos résultats indiquent qu’il nous reste encore beaucoup à apprendre sur la formation des organohalogènes” conclut Edith Fayolle. “Pour ce faire, d’autres recherches d’organohalogènes autour d’autres protoétoiles doivent être menées.”

Notes

[1] Cette protoétoile consiste en un système stellaire binaire environné d’un nuage moléculaire situé au coeur de la région de formation d’étoiles Rho Ophiuchi. Elle constitue donc une excellente cible pour ALMA dans le domaine (sub-)millimétrique..

[2] Les données utilisées sont issues du sondage PILS (ALMA Protostellar Interferometric Line Survey) dont l’objectif est de cartographier la complexité chimique de IRAS 16293-2422 en l’imageant sur la gamme de longueurs d’onde couvertes par ALMA dans la fenêtre atmosphérique de 0,8 mm et à de très petites échelles, semblables à la taille du système solaire.

[3] Le fréon fut massivement utilisé comme réfrigérant. Son effet destructeur sur la couche d’ozone protectrice de la Terre a conduit à interdire son utilisation.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Protostellar and Cometary Detections of Organohalogens” par E. Fayolle et al., à paraître dans l’édition du 2 octobre 2017 de la revue Nature Astronomy.

L’équipe est composée de Edith C. Fayolle (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Etats-Unis), Karin I. Öberg (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Etats-Unis), Jes K. Jørgensen (Université de Copenhague, Danemark), Kathrin Altwegg (Université de Bern, Suisse), Hannah Calcutt (Université de Copenhague, Danemark), Holger S. P. Müller (Université de Cologne, Allemagne), Martin Rubin (Université de Bern, Suisse), Matthijs H. D. van der Wiel (Institut Néerlandais de RadioAstronomie, Pays-Bas), Per Bjerkeli (Observatoire Spatial Onsala, Suède), Tyler L. Bourke (Observatoire Jodrell Bank, Royaume-Uni), Audrey Coutens (University College de Londres, Royaume-Uni), Ewine F. van Dishoeck (Université de Leiden, Pays-Bas; Institut Max Planck dédié à la physique extraterrestre, Allemagne), Maria N. Drozdovskaya (Université de Bern, Suisse), Robin T. Garrod (Université de Virginie, Etats-Unis), Niels F. W. Ligterink (Université de Leiden, Pays-Bas), Magnus V. Persson (Observatore Spatial Onsala, Suède), Susanne F. Wampfler (Université de Bern, Suisse) et l’équipe de l’instrument ROSINA.

Le Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l’Atacama (ALMA), une installation astronomique internationale, est le fruit d’un partenariat entre l’ESO, la U.S. National Science Foundation (NSF) et le National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec le Chili. ALMA est financé par l’Observatoire Européen Austral (ESO) pour le compte de ces Etats membres, la NSF en coopération avec le National Research Council du Canada (NRC), le National Science Council of Tawain (NSC) et le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) in Taiwan et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

La construction et la gestion d’ALMA sont supervisées par l’ESO pour le compte de ses Etats membres, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dirigé par Associated Universities, Inc (AUI) en Amérique du Nord, et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l’Asie de l’Est. L’Observatoire commun ALMA (JAO pour Joint ALMA Observatory) apporte un leadership et un management unifiés pour la construction, la mise en service et l’exploitation d’ALMA.

L’ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’ELT sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

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Jes K. Jørgensen

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Copenhagen, Denmark

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1732.

News

Les étranges structures de la Nébuleuse Saturne

eso1731fr — Communiqué de presse photo

27 septembre 2017

La somptueuse nébuleuse planétaire NGC 7009, par ailleurs baptisée Nébuleuse Saturne, apparaît constellée de mystérieuses bulles teintées de roses et de bleus éclatants, qui se détachent nettement sur fond noir. Cette image haute en couleurs a été acquise par MUSE, un instrument doté d’une puissance élevée installé sur le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, dans le cadre d’une étude visant à cartographier, pour la première fois, la poussière emplissant une nébuleuse planétaire. Cette carte révèle la présence de structures complexes au sein même de la poussière – des enveloppes, un halo ainsi qu’une mystérieuse ondulation. Elle permettra aux astronomes de mieux comprendre le processus à l’origine des formes étranges et des symétries qu’arborent les nébuleuses planétaires.

La Nébuleuse Saturne se situe à quelque 5000 années lumière de la Terre dans la constellation du Verseau (le Porteur d’Eau). Son appellation découle de sa forme étrange, semblable à celle de la célèbre planète aux anneaux, vue de face.

En réalité, les nébuleuses planétaires sont totalement distinctes des planètes. A l’origine, la Nébuleuse Saturne était une étoile de faible masse, qui acheva son existence sous la forme d’une géante rouge, expulsant ses enveloppes externes. De puissants vents stellaires ont éjecté cette matière que le rayonnement ultraviolet issu du noyau stellaire de température élevée a excitée, générant une nébuleuse circumstellaire constituée de poussière et de gaz chaud aux couleurs éclatantes. Au cœur de la Nébuleuse Saturne figure l’étoile en fin de vie visible sur cette image, et sur le point de se changer en naine blanche[1].

Afin de mieux comprendre les formes étranges qu’arborent les nébuleuses planétaires, une équipe internationale d’astronomes dirigée par Jeremy Walsh de l’ESO a utilisé l’instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) dans le but de sonder les structures poussiéreuses de la Nébuleuse Saturne. MUSE est un instrument installé sur l’un des quatre télescopes du Very Large Telescope à l’Observatoire de Paranal de l’ESO au Chili. La puissance dont il est doté lui permet, non seulement de générer une image de l’objet observé, mais également de recueillir des informations concernant le spectre – ou la gamme de couleurs – de la lumière issue de cet objet en chacun des points de l’image acquise.

Grâce à MUSE, l’équipe a pu générer les toutes premières cartographies optiques détaillées du gaz et de la poussière emplissant une nébuleuse planétaire [2]. L’image résultante de la Nébuleuse Saturne révèle l’existence de nombreuses structures complexes, parmi lesquelles figurent une enveloppe interne de forme elliptique, une enveloppe externe, et un halo. Elle confirme également la présence de deux jets s’étendant de part et d’autre de l’axe principal de la nébuleuse, et dont les extrémités forment des anses (du terme latin ansae désignant des “poignées”).

Curieusement, l’équipe a également découvert l’existence d’une structure en forme d’onde au sein de la poussière, et dont l’origine demeure en partie mystérieuse. La poussière emplit l’intégralité de la nébuleuse. Toutefois, un pic de poussière a été observé sur le bord de l’enveloppe interne, où elle semble être détruite. Plusieurs processus peuvent expliquer cette destruction. L’enveloppe interne consiste essentiellement en une onde de choc en expansion, susceptible d’éclater les grains au point de les faire disparaître, ou d’élever la température au point d’évaporer la poussière.

Cartographier le gaz et les structures de poussière emplissant les nébuleuses planétaires permettra d’affiner notre compréhension de leur influence sur le cycle de vie et de mort des étoiles de faible masse, ainsi que de la diversité et de la complexité des formes qu’elles arborent.

Le potentiel de MUSE s’étend bien au-delà des nébuleuses planétaires. Cet instrument doté d’une sensibilité élevée est également capable d’étudier la formation des étoiles et des galaxies au sein de l’Univers jeune ainsi que de cartographier la distribution de la matière noire dans les amas de galaxies de l’Univers jeune. En outre, MUSE a généré la toute première cartographie 3D des Piliers de la Création de la Nébuleuse de l’Aigle (eso1518) et a fourni l’image d’une spectaculaire collision cosmique au sein d’une galaxie voisine (eso1437).

Notes

[1] Les nébuleuses planétaires sont généralement caractérisées par une courte durée de vie. La Nébuleuse Saturne subsistera quelques dizaines de milliers d’années seulement, puis s’étendra et se refroidira au point de nous devenir invisible. La luminosité de l’étoile centrale diminuera à mesure qu’elle se changera en naine blanche.

[2] Le Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA a précédemment acquis une image spectaculaire de la Nébuleuse Saturne. A l’inverse de MUSE toutefois, il fut incapable d’acquérir le spectre de la nébuleuse en chacun des points de cette image.

Plus d’informations

ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 16 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le Very Large Telescope (VLT), l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages – VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est également un partenaire majeur pour deux équipements à Chajnantor ; APEX et ALMA, le plus grand projet astronomique existant à ce jour. Et sur le Mont Armazones, à proximité de Paranal, l’ESO est en train de construire l’Extremely Large Telescope, l’ELT,de la classe des 39 mètres, qui sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1731.

News

Une étoile en fin de vie projette une bulle…

eso1730fr — Communiqué de presse photo

20 septembre 2017

Les astronomes ont capturé, au moyen d’ALMA, une magnifique image d’une fine enveloppe de matière entourant une naine rouge exotique baptisée U Antliae. Ces observations permettront aux astronomes d’affiner leur compréhension de l’évolution des étoiles en toute fin de vie.

Dans la peu lumineuse constellation méridionale d’Antlia (la Pompe à Air), l’observateur attentif détectera, au moyen de simples jumelles, une étoile d’un rouge prononcé dont la luminosité varie légèrement d’une semaine à l’autre. Cette singulière étoile se nomme U Antliae, et de nouvelles observations effectuées grâce au Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l’Atacama (ALMA) viennent de révéler la présence d’une enveloppe sphérique d’une remarquable finesse à sa périphérie.

U Antliae [1] est une étoile carbonée, évoluée, froide et lumineuse située dans la branche asymptotique des géantes. Il y a 2700 ans environ, U Antliae a traversé une brève période de rapide perte de masse. Durant cette phase dont la durée n’excéda pas les quelques centaines d’années, la matière qui compose l’enveloppe observée par ALMA fut éjectée à grande vitesse. L’analyse détaillée de cette enveloppe a également révélé la présence de nuages de gaz ténus formant des sous-structures filamentaires.

L’acquisition de cette vue spectaculaire a été possible grâce à la capacité unique du radiotélescope ALMA installé sur le Plateau de Chajnantor dans le Désert de l’Atacama au Chili, à générer des images nettes à de multiples longueurs d’onde. ALMA est seul capable de déceler la présence d’aussi fines structures au sein de l’enveloppe d’U Antliae.

Les données nouvellement acquises par ALMA ne se résument pas à une simple image. ALMA produit un ensemble de données tridimensionnelles, ou cube de données, dont chaque tranche se réfère à une observation effectuée à une longueur d’onde légèrement différente. En raison de l’Effet Doppler, diverses tranches du cube de données renseignent sur le mouvement qu’effectue le gaz à différentes vitesses, en direction ou à l’opposé de l’observateur. Cette enveloppe se distingue également par sa parfaite symétrie sphérique ainsi que par son extrême finesse. L’affichage des différentes vitesses permet de découper cette bulle cosmique en tranches virtuelles, tout comme la tomographie par ordinateur permet de découper en tranches le corps humain.

Déterminer la composition chimique des enveloppes et des atmosphères de ces étoiles, comprendre la formation de ces enveloppes consécutivement à une perte de masse, constituent le préalable à une meilleure connaissance des processus d’évolution des étoiles au sein de l’Univers jeune et des galaxies. Les enveloppes semblables à celle qui entoure U Antliae affichent une grande diversité de composants chimiques à base de carbone et d’autres éléments. Elles permettent également de recycler la matière et contribuent à hauteur de 70% à la poussière interstellaire.

Notes

[1] L’appellation U Antliae s’explique par le fait qu’elle est la quatrième étoile de luminosité variable de la constellation d’Antlia (la Pompe à air). La dénomination attribuée à ces étoiles variables suit une logique compliquée par la découverte d’un nombre toujours croissant d’objets de ce type.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Rings and filaments. The remarkable detached CO shell of U Antliae”, par F. Kerschbaum et al., à paraître au sein de la revue Astronomy & Astrophysics.

L’équipe est composée de F. Kerschbaum (Université de Vienne, Autriche), M. Maercker (Université de Technologie Chalmers, Observatoire Spatial Onsala, Suède), M. Brunner (Université de Vienne, Autriche), M. Lindqvist (Université de Technologie Chalmers, Observatoire Spatial Onsala, Suède), H. Olofsson (Université de Technologie Chalmers, Observatoire Spatial Onsala, Suède), M. Mecina (Université de Vienne, Autriche), E. De Beck (Université de Technologie Chalmers, Observatoire Spatial Onsala, Suède), M. A. T. Groenewegen (Observatoire Royal de Belgique, Belgique), E. Lagadec (Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, France), S. Mohamed (Université de Cape Town, Afrique du Sud), C. Paladini (Université Libre de Bruxelles, Belgique), S. Ramstedt (Université Uppsala, Suède), W. H. T. Vlemmings (Université de Technologie Chalmers, Observatoire Spatial Onsala, Suède), et M. Wittkowski (ESO).

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1730.

News

L’enfer sous un ciel de titane

eso1729fr — Communiqué de presse scientifique

Le VLT de l’ESO détecte la présence d’oxyde de titane sur une exoplanète pour la première fois

13 septembre 2017

Grâce au Very Large Telescope de l’ESO, des astronomes ont pour la première fois détecté la présence d’oxyde de titane dans l’atmosphère d’une exoplanète. Cette découverte concernant la planète de type Jupiter chaud baptisée WASP-19b a été permise par l’instrument FORS2. Ce dernier a délivré des informations concernant la composition chimique, la température ainsi que la pression de l’atmosphère de ce monde insolite et très chaud. Les résultats de cette étude paraissent ce jour au sein de la revue Nature.

Une équipe d’astronomes dirigée par Elyar Sedaghati, un boursier de l’ESO récemment diplômé de l’Université Technique de Berlin, a étudié l’atmosphère de l’exoplanète WASP-19b à un niveau de détail encore inégalé. Cette planète remarquable est dotée d’une masse semblable à celle de Jupiter. Toutefois, elle est en orbite à une si grande proximité de son étoile hôte que sa période de révolution est de 19 heures seulement et que la température de son atmosphère avoisine les 2000 degrés Celsius.

Lorsque WASP-19b passe devant son étoile hôte, une fraction de la lumière stellaire traverse l’atmosphère planétaire, se teintant d’une subtile signature parvenant finalement à la Terre. Grâce à l’instrument FORS2 qui équipe le Very Large Telescope, l’équipe a été en mesure d’analyser avec soin cette lumière et de déduire la présence, au sein de l’atmosphère, de faibles quantités d’oxyde de titane, d’eau et de traces de sodium, ainsi que d’une brume particulièrement diffusante.

“La détection de telles molécules n’est pas une mince affaire” précise Elyar Sedaghati, qui contribua durant 2 ans à ce projet en qualité d’étudiant. “Nous avions non seulement besoin de données d’une exceptionnelle qualité, mais devions également procéder à une analyse sophistiquée. Pour ce faire, nous avons utilisé un algorithme capable d’explorer plusieurs millions de spectres couvrant une large gamme de compositions chimiques, de températures, ainsi que les propriétés des nuages et de la brume afin d’établir nos conclusions.”

L’oxyde de titane est rare sur Terre. Il est présent en revanche dans l’atmosphère d’étoiles froides. Dans les atmosphères de planètes chaudes telle WASP-19b, il se comporte tel un absorbeur de chaleur. En quantité suffisante, ces molécules empêchent la chaleur de pénétrer ou de s’échapper de l’atmosphère, produisant ainsi une inversion thermique – la température de la haute atmosphère est supérieure à celle de la basse atmosphère, ce qui constitue une situation inverse de la normale. L’ozone joue un rôle similaire au sein de l’atmosphère de la Terre, l’inversion se produisant au niveau de la stratosphère.

“La présence d’oxyde de titane dans l’atmosphère de WASP-19b peut avoir des effets considérables sur le gradient de température ainsi que la circulation atmosphérques”, ajoute Ryan Mac Donald, un autre membre de l’équipe, par ailleurs astronome à l’Université de Cambridge au Royaume-Uni. “Etre capable d’étudier les exoplanètes à un tel niveau de détail est à la fois prometteur et enthousiasmant”, ajoute également Nikku Madhusudhan de l’Université de Cambridge et qui a supervisé les interprétations théoriques des observations.

Les astronomes ont collecté des données d’observation de WASP-19b sur plus d’un an. La mesure des variations relatives du rayon planétaire à différentes longueurs d’onde de la lumière traversant l’atmosphère de l’exoplanète, puis la comparaison des observations aux modèles atmosphériques, leur ont permis de déduire diverses propriétés de l’atmosphère exoplanétaire, parmi lesquelles figure la composition chimique.

La découverte de la présence d’oxydes métalliques tel que l’oxyde de titane et d’autres substances, permettra de mieux modéliser les atmosphères exoplanétaires. A l’avenir, lorsque les astronomes seront capables d’observer les atmosphères de planètes potentiellement habitables, les modèles auront suffisamment gagné en précision pour leur permettre de correctement interpréter ces observations.

“Cette importante découverte est le fruit de la modernisation de l’instrument FORS2, précisément effectuée à ce titre” ajoute Henri Boffin de l’ESO, un membre de l’équipe qui dirigea ce projet de rénovation. “Depuis lors, FORS2 s’est imposé comme l’instrument le plus apte à procéder à ce type d’étude depuis le sol.”

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter” par Elyar Sedaghati et. al., à paraître au sein de la revue Nature.

L’équipe se compose de Elyar Sedaghati (ESO; Centre Aérospatial Allemand, Allemagne; et TU Berlin, Allemagne), Henri M.J. Boffin (ESO), Ryan J. MacDonald (Université de Cambridge, Royaume-Uni), Siddharth Gandhi (Université de Cambridge, Royaume-Uni), Nikku Madhusudhan (Université de Cambridge, Royaume-Uni), Neale P. Gibson (Université de la Reine à Belfast, Royaume-Uni), Mahmoudreza Oshagh (Université Georg-August de Göttingen, Allemagne), Antonio Claret (Institut d’Astrophysique d’Andalousie – CSIC, Espagne) et Heike Rauer (Centre Aérospatial Allemand, Allemagne; et TU Berlin, Allemagne).

ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 16 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le Very Large Telescope (VLT), l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages – VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est également un partenaire majeur pour deux équipements à Chajnantor ; APEX et ALMA, le plus grand projet astronomique existant à ce jour. Et sur le Mont Armazones, à proximité de Paranal, l’ESO est en train de construire l’Extremely Large Telescope, l’ELT,de la classe des 39 mètres, qui sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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Elyar Sedaghati

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1729.

News

Xavier Barcons, nouveau Directeur Général de l’ESO

eso1728fr — Communiqué de presse institutionnel

1 septembre 2017

Ce 1er septembre 2017, Xavier Barcons est devenu le huitième Directeur Général de l’ESO, succédant à Tim de Zeeuw, en poste depuis 2007. Le mandat de Xavier Barcons débute sous les meilleures auspices : la construction de l’Extremely Large Telescope progresse rapidement, sa première lumière est prévue pour 2024.

Le nouveau Directeur Général de l’ESO, Xavier Barcons, dispose d’une riche expérience, tant dans le milieu académique qu’au sein des organisations internationales. Durant plus de 10 ans, il a occupé différents postes à l’ESO, dont celui de Président du Conseil de l’ESO sur la période 2012-2014. Il a contribué de manière significative à plusieurs projets majeurs de l’ESO, parmi lesquels figurent l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) et l’Extremely Large Telescope (ELT), qui fut approuvé alors qu’il occupait la fonction de Président du Conseil de l’ESO.

Durant son mandat, Xavier Barcons a l’intention de poursuivre ses efforts en vue d’atteindre le but ultime : permettre aux astronomes des Etats Membres de l’ESO d’effectuer d’importantes découvertes scientifiques, persuadé que l’ESO est prêt à relever les défis technologiques et observationnels à venir.

“L’astronomie est l’une des sciences les plus animées qui soit, ses objectifs variant chaque jour”, précise Xavier Barcons. “L’ESO est une organisation unique dans le monde astronomique, suffisamment équipée pour répondre à ces évolutions.”

A l’heure actuelle, l’ESO fait fonctionner ou maintient avec succès des douzaines de télescopes dotés de nombreux instruments. Le nouveau Directeur Général prévoit de maintenir La Silla, Paranal, APEX et ALMA en activité, tout en se projetant dans l’avenir avec l’ELT .

“Je tiens à remercier Tim de Zeeuw ainsi que l’ensemble du personnel de l’ESO pour avoir contribué à hisser l’ESO au rang d’observatoire sol le plus productif au monde”, ajoute Xavier Barcons. “C’est un honneur pour moi d’occuper cette fonction. Cette prise de fonction marque une étape importante de ma vie. J’ai hâte d’assumer la responsabilité de Directeur Général et d’en relever les défis inhérents.”

Xavier Barcons poursuit : “Nous allons concentrer nos efforts sur la construction et la livraison de l’ELT, qui s’imposera comme le plus grand télescope optique au monde, nous maintiendrons les observatoires de La Silla – Paranal et d’ALMA opérationnels et à jour. Ces deux infrastructures constituent les fers de lance actuels de l’astronomie observationnelle mondiale. Ici à l’ESO, nous espérons effectuer des observations multi-longueurs d’onde toujours plus spectaculaires, à mesure que nous repousserons les limites technologiques au moyen de nos télescopes actuels et futurs.”

Le Nouveau Directeur Général de l’ESO précise sa vision de l’ESO ainsi que les détails de sa nouvelle fonction au sein du dernier ESOcast. Il décrit le rôle de l’ESO en sa qualité d’observatoire multi-longueurs d’onde au sein de l’ESOblog.

Plus d’informations

ESO est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 16 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le Very Large Telescope (VLT), l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages – VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est également un partenaire majeur pour deux équipements à Chajnantor ; APEX et ALMA, le plus grand projet astronomique existant à ce jour. Et sur le Mont Armazones, à proximité de Paranal, l’ESO est en train de construire l’Extremely Large Telescope, l’ELT,de la classe des 39 mètres, qui sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

Liens

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1728.