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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.

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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.

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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.

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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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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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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

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

News

ALMA détecte la présence de vastes réservoirs cachés de…

eso1727fr — Communiqué de presse scientifique

La toute première détection de molécules de CH+ au sein de lointaines galaxies à formation d’étoiles offre un aperçu de l’histoire de la formation stellaire de l’Univers

30 août 2017

ALMA a permis de détecter la présence de réservoirs turbulents de gaz froid autour de lointaines galaxies à formation d’étoiles. La découverte inédite de la molécule CH+ autorise l’étude, sous un angle nouveau, d’une époque critique de la formation stellaire au sein de l’Univers. La présence de cette molécule éclaire la façon dont les galaxies parviennent à prolonger leur phase d’intense formation stellaire. Les résultats de cette étude sont publiés dans la revue Nature.

Une équipe pilotée par Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure et Observatoire de Paris, France) a utilisé le Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l’Atacama (ALMA) pour détecter les signatures de la molécule d’hydrure de carbone CH+ [1] au sein de lointaines galaxies à formation d’étoiles[2]. L’équipe a identifié les signaux forts de la présence de CH+ dans cinq des six galaxies étudiées, parmi lesquelles figure le Cil Cosmique[3]. Cette nouvelle étude livre des informations permettant de mieux comprendre le processus de croissance des galaxies ainsi que l’influence de l’environnement galactique sur la formation stellaire.

“Le CH+ est une molécule particulière. Sa formation requiert une grande quantité d’énergie et son importante réactivité se traduit par une courte durée de vie et donc l’impossibilité d’être transportée sur de longues distances. La molécule de CH+ révèle les flux d’énergie au sein des galaxies et de leur environnement” explique Martin Zwaan, astronome à l’ESO, qui contribua à l’étude.

Afin de comprendre le rôle de révélateur que joue la molécule de CH+ vis à vis des flux d’énergie, considérons l’analogie suivante : un bâteau navigue sur l’océan tropical par nuit noire, sans Lune. Dans de bonnes conditions, le plancton fluorescent peut s’illuminer au passage du bateau. La turbulence générée par le bateau sillonnant l’eau excite le plancton – en d’autres termes, leur lumière révèle l’existence d’une eau sombre plus profonde ainsi que la présence de zones turbulentes. Parce que la molécule de CH+ ne se forme qu’en de petites zones de dissipation des mouvements turbulents de gaz, sa détection permet de tracer les flux d’énergie à l’échelle galactique.

Les observations de CH+ révèlent l’existence d’ondes de choc de densité élevée alimentées par des vents galactiques chauds et rapides issus des régions galactiques de formation stellaire. Ces vents parcourent la galaxie et en expulsent la matière. Toutefois leurs mouvements turbulents permettent à une partie de cette matière de se retrouver piégée par l’attraction gravitationnelle de la galaxie. La matière s’assemble alors pour former de vastes réservoirs turbulents de gaz froid de faible densité, qui s’étendent à plus de 30 000 années lumière de la région de formation stellaire de la galaxie [4].

“Le traçage de la molécule de CH+ nous apprend que l’énergie est stockée au sein de vents puissants à l’échelle galactique et donne lieu à des mouvements turbulents au sein de réservoirs jusqu’alors inconnus de gaz froid situés en périphérie de la galaxie” précise Edith Falgarone, l’auteur principal de cette nouvelle étude. “Nos résultats questionnent la théorie de l’évolution galactique. En acheminant la turbulence dans les réservoirs, ces vents galactiques étendent la durée de la phase de formation stellaire au lieu de l’interrompre.”

L’équipe a établi que les seuls vents galactiques ne suffisaient pas à reconstituer les réservoirs de gaz nouvellement découverts et suggère que l’apport de masse résulte de processus de fusion ou d’accrétion galactiques de flux de gaz cachés, conformément aux prédictions théoriques actuelles.

“Cette découverte offre une importante clé de compréhension du processus de régulation des flux de matière qui s’écoulent au sein des galaxies de l’Univers jeune caractérisées par une intense formation stellaire”, conclut Rob Ivison, Directeur de la Science à l’ESO et co-auteur de l’étude. “Elle témoigne des formidables résultats auxquels peut parvenir une équipe pluridisciplinaire de chercheurs au moyen de l’un des télescopes les plus puissants au monde.”

Notes

[1] Le CH+ est un ion de la molécule CH que les chimistes nomment methylidyne. Elle est l’une des trois premières molécules découvertes dans le milieu interstellaire. C’était au début des années 1940. Depuis lors, la présence de CH+ dans l’espace interstellaire est demeurée un mystère : cet ion est extrêmement réactif en effet et disparaît donc beaucoup plus rapidement que tout autre.

[2] Ces galaxies sont caractérisées par des taux de formation stellaire bien plus élevés que ceux des galaxies calmes telle que la Voie Lactée. Ces structures sont donc idéales pour comprendre le processus de croissance galactique ainsi que l’interaction entre le gaz, la poussière, les étoiles et les trous noirs qui occupent les centres galactiques.

[3] ALMA a permis d’obtenir le spectre de chaque galaxie. Un spectre est un enregistrement de la lumière issue d’un objet astronomique par exemple, décomposée en différentes couleurs (ou longueurs d’onde), tout comme les gouttes de pluie dispersent la lumière pour former un arc en ciel. Parce que chaque élément est doté d’une “signature” unique, les spectres peuvent être utilisés pour établir la compositon chimique des objets observés.

[4] Ces réservoirs turbulents de gaz diffus semblent être de même nature que les halos géants lumineux qui entourent les quasars distants.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies” par E. Falgarone et al., à paraître au sein de l’édition du 30 août 2017 de la revue Nature.

L’équipe est composée de E. Falgarone (Ecole Normale Supérieure et Observatoire de Paris, France), M.A. Zwaan (ESO, Allemagne), B. Godard (Ecole Normale Supérieure et Observatoire de Paris, France), E. Bergin (Université du Michigan, Etats-Unis), R.J. Ivison (ESO, Allemagne; Université d’Edimbourg, Royaume-Uni), P. M. Andreani (ESO, Allemagne), F. Bournaud (CEA/AIM, France), R. S. Bussmann (Université Cornell, Etats-Unis), D. Elbaz (CEA/AIM, France), A. Omont (IAP, CNRS, Sorbonne Universités, France), I. Oteo (Université d’Edimbourg, Royaume-Uni; ESO, Allemagne) et F. Walter (Institut Max Planck dédié à l’Astronomie, 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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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1727.

News

Meilleure image acquise à ce jour de la surface…

eso1726fr — Communiqué de presse scientifique

Première cartographie des mouvements de matière à la surface d’une étoile autre que le Soleil

23 août 2017

Grâce à l’interféromètre du Very Large Telescope de l’ESO, des astronomes sont parvenus à réaliser l’image la plus détaillée à ce jour d’une étoile – la supergéante rouge Antarès. Ils ont également effectué la toute première cartographie des mouvements de matière au sein de l’atmosphère d’une étoile autre que le Soleil, révélant par là-même l’existence inattendue de turbulence au sein de la vaste atmosphère d’Antarès. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Nature.

A l’œil nu, la célèbre étoile Antares située au cœur de la constellation du Scorpion brille avec intensité et affiche une coloration rougeâtre. En termes astronomiques, cette étoile est une supergéante rouge relativement froide en fin de vie, sur le point de se changer en supernova [1].

Une équipe d’astronomes pilotée par Keiichi Ohnaka de l’Université Catholique du Nord du Chili, a utilisé l’Interféromètre du Very Large Telescope de l’ESO (VLTI) à l’Observatoire de Paranal au Chili pour cartographier la surface d’Antarès et déterminer les mouvements de matière à sa surface. L’image obtenue est la plus détaillée à ce jour de la surface et de l’atmosphère d’une étoile autre que le Soleil.

Le VLTI est un instrument unique capable de combiner la lumière en provenance de quatre télescopes – les Télescopes de 8,2 mètres de diamètre ou les Télescopes Auxiliaires de taille intermédiaire – en vue de constituer un télescope virtuel doté d’un miroir unique de 200 mètres de diamètre. La résolution des détails fins excède celle obtenue au moyen d’un seul et unique télescope.

“Le processus responsable de la perte de masse si rapide d’étoiles en fin de vie telle Antarès est demeuré incompris durant plus d’un demi siècle”, précise Keiichi Ohnaka, l’auteur principal de cette étude. “Le VLTI est le seul instrument nous permettant de mesurer directement les mouvements de gaz au sein de l’atmosphère étendue d’Antarès – une étape clé dans la résolution de ce problème. Le prochain défi consiste à identifier la source de ces mouvements turbulents.”

Les nouveaux résultats obtenus ont permis à l’équipe de générer la première carte bidimensionnelle des mouvements animant l’atmosphère d’une étoile autre que le Soleil. La combinaison, dans le cadre du VLTI, de trois des Télescopes Auxiliaires et d’un instrument baptisé AMBER, a donné lieu à l’acquisition d’images distinctes de la surface d’Antarès sur une petite portion du spectre infrarouge.

L’équipe a ensuite déduit de ces données les différences de vitesses du gaz atmosphérique en diverses régions de l’étoile ainsi que la vitesse moyenne sur la globalité de sa surface [2]. Ils ont ainsi pu réaliser une carte de la vitesse relative du gaz atmosphérique sur la totalité du disque d’Antarès – la toute première carte de ce type établie pour une étoile autre que le Soleil.

Les astronomes ont découvert l’existence de gaz turbulent, de faible densité, à plus grande distance du centre de l’étoile qu’estimé, et conclu que le mouvement ne pouvait résulter du processus de convection[3] qui transfère le rayonnement issu du noyau vers l’enveloppe extérieure de nombreuses étoiles. Leur étude les a conduits à envisager l’existence d’un processus encore inconnu, responsable de ces mouvements au sein des atmosphères étendues de supergéantes rouges semblables à Antarès.

“A l’avenir, cette technique d’observation, jusqu’alors limitée à la seule étude du Soleil, pourrait être appliquée à différents types d’étoiles afin d’analyser leurs surfaces et de leurs atmosphères de manière plus détaillée que jamais” conclut Keiichi Ohnaka. “Notre travail offre une nouvelle dimension à l’astrophysique stellaire et ouvre une nouvelle fenêtre d’étude des étoiles”.

Notes

[1] Aux yeux des astronomes, Antarès est une supergéante rouge typique. Ces énormes étoiles en fin de vie sont à l’origine dotées d’une masse comprise entre neuf et quarante masses solaires. Lorsque ce type d’étoile devient une supergéante rouge, son enveloppe externe s’étend, de sorte que sa taille et sa luminosité croissent, mais sa densité diminue. A l’heure actuelle, la masse d’Antarès avoisine les 12 masses solaires et son diamètre excède les 700 diamètres solaires. A l’origine, sa masse devait être quinze fois supérieure à celle du Soleil. Au cours de son existence, elle aurait donc perdu trois masses solaires.

[2] La vitesse de la matière cheminant en direction ou à l’opposé de la Terre peut être mesurée grâce à l’effet Doppler, qui décale les raies spectrales vers l’extrémité rouge ou bleue du spectre, selon que la matière émettant ou absorbant la lumière s’éloigne ou s’approche de l’observateur.

[3] Le processus de convection entraîne la matière froide vers les régions internes de l’étoile et la matière chaude vers l’enveloppe externe, le long de boucles circulaires. Ce processus survient au sein de l’atmosphère terrestre, rend compte des courants océaniques, et déplace le gaz environnant les étoiles.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Vigorous atmospheric motion in the red supergiant star Antares”, par K. Ohnaka et al., à paraître dans la revue Nature.

L’équipe est composée de K. Ohnaka (Université Catholique du Nord, Antofagasta, Chili), G. Weigelt (Institut Max Planck dédié à la Radioastronomie, Bonn, Allemagne) et K. -H. Hofmann (Institut Max Planck dédié à la Radioastronomie, Bonn, 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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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1726.

News

Des trous noirs supermassifs se nourrissent de méduses cosmiques

eso1725fr — Communiqué de presse scientifique

L’instrument MUSE installé sur le VLT de l’ESO découvre un nouveau mode d’alimentation des trous noirs

16 août 2017

Des observations de “galaxies méduses” effectuées au moyen du Very Large Telescope de l’ESO ont révélé l’existence d’un nouveau mode d’alimentation des trous noirs supermassifs. Il semble en effet que le processus conduisant à la formation des tentacules de gaz et des toutes jeunes étoiles, un processus à l’origine du surnom donné à ces galaxies, permette également au gaz d’atteindre les régions centrales des galaxies, alimentant par là même le trou noir qui y siège et lui conférant cette brillance élevée. Les résultats de cette étude paraîtront ce jour dans la revue Nature.

Une équipe dirigée par des astronomes italiens a utilisé l’instrument MUSE (Explorateur Spectroscopique Multi-Unités) qui équipe le Very Large Telescope (VLT) à l’Observatoire de Paranal de l’ESO au Chili pour étudier le processus responsable de l’échappement du gaz des galaxies. Ils se sont intéressés aux cas extrêmes que constituent les galaxies méduses situées au cœur d’amas de galaxies proches, soit à ces galaxies dont l’appellation résulte de longs “tentacules” de matière qui s’étendent sur plusieurs dizaines de milliers d’années-lumière au-delà du disque de ces galaxies [1][2].

Les tentacules des galaxies méduses résultent du processus de balayage par pression dynamique qui survient dans les amas de galaxies. Leur attraction gravitationnelle mutuelle se traduit par la chute, à vitesse élevée, des galaxies sur les amas de galaxies, où elles rencontrent un gaz de température et de densité élevées qui se comporte à l’image d’un vent puissant qui éjecte les queues du gaz à l’extérieur du disque des galaxies et déclenche la formation d’étoiles en leur sein.

Six des sept galaxies méduses de l’échantillon considéré abritent un trou noir supermassif en leur cœur, qui se nourrit du gaz environnant [3]. Cette proportion est étonnamment élevée – en moyenne, seules dix pour cent des galaxies sont concernées.

“L’existence de ce lien étroit entre le balayage par pression dynamique et les trous noirs actifs n’a pas été envisagée et n’a jamais été rapportée auparavant”, explique Bianca Poggianti de l’INAF – Observatoire Astronomique de Padoue en Italie, qui dirige l’équipe. “Il semble que le trou noir central se nourrisse du gaz qui atteint les régions centrales de la galaxie au lieu de s’en éloigner.”

La raison pour laquelle seule une infime proportion des trous noirs supermassifs qui occupent les centres galactiques sont actifs est longtemps demeurée inconnue. En effet, les trous noirs supermassifs occupent la plupart des centres de galaxies. Pourtant, seule une fraction d’entre eux accrète de la matière et brille intensément. Les résultats de cette étude révèlent l’existence d’un mode d’alimentation encore inconnu des trous noirs.

Yara Jaffé, post-doctorante de l’ESO ayant contribué à cette étude, d’ajouter : “Ces observations de MUSE suggèrent l’existence d’un nouveau mode d’écoulement du gaz dans les environs du trou noir. Ce résultat est important : il offre une nouvelle clé de compréhension des liens unissant les trous noirs supermassifs à leurs galaxies hôtes”.

Ces observations s’insèrent dans le cadre d’une étude approfondie d’un plus grand nombre de galaxies méduses actuellement en cours.

“Lorsqu’il sera finalisé, ce sondage révèlera le nombre ainsi que l’identité des galaxies riches en gaz qui, lorsqu’elles pénètrent à l’intérieur d’amas, connaissent une phase d’intensification d’activité de leur noyau central” conclut Bianca Poggianti. “Les processus de formation et d’évolution des galaxies au sein de notre Univers en constante expansion figurent parmi les plus grands mystères de l’astronomie. Parce qu’elles sont observées en pleine phase de transformation spectaculaire, les galaxies méduses offrent des clés de compréhension de l’évolution des galaxies.”

Notes

[1] A ce jour, seules 400 galaxies de type méduse ont été découvertes.

[2] Ces résultats ont été obtenus dans le cadre du programme d’observation GASP (Phénomènes d’échappement de GAs galactique observés avec MUSE), un Vaste Programme ESO dont l’objectif est d’étudier la source, le processus ainsi que la cause de l’échappement du gaz des galaxies. GASP acquiert des données MUSE détaillées relatives à 114 galaxies plongées dans des environnements différents, en particulier des galaxies méduses. Les observations sont actuellement en cours.

[3] Il est bien établi que la plupart, si ce n’est la totalité des galaxies abrite un trou noir supermassif en leur centre, dont la masse est comprise entre quelques millions et plusieurs milliards de masses solaires. Lorsqu’un trou noir accrète la matière environnante, sa température augmente et elle émet un rayonnement électromagnétique, ce qui donne lieu à certains des phénomènes astrophysiques les plus énergétiques : les noyaux actifs de galaxies (AGN).

[4] L’équipe a également envisagé l’hypothèse concurrente selon laquelle l’activité centrale de type AGN contribuerait à l’échappement du gaz d’une galaxie. Elle l’a toutefois jugée moins probable. Les galaxies méduses occupent une région de l’amas emplie d’un gaz chaud et dense du milieu interstellaire particulièrement apte à générer de longs tentacules galactiques, diminuant ainsi la probabilité qu’ils résultent d’une activité de type AGN. La probabilité que la pression dynamique déclenche l’AGN est donc supérieure à celle que l’effet inverse se produise, ce qui conduit à envisager l’existence d’un nouveau mode d’alimentation du trou noir.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Ram Pressure Feeding Supermassive Black Holes” par B. Poggianti et al., à paraître dans l’édition du 17 août 2017 de la revue Nature.

L’équipe est composée de B. Poggianti (INAF-Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), Y. Jaffé (ESO, Chili), A. Moretti (INAF-Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), M. Gullieuszik (INAF-Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), M. Radovich (INAF-Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), S. Tonnesen (Observatoire Carnegie, ETats-Unis), J. Fritz (Institut de Radioastronomíe et d’Astrophysique, Mexique), D. Bettoni (INAF-Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), B. Vulcani (Université de Melbourne, Australie; INAF-Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), G. Fasano (INAF-Observatoire Astronomique de Padoue, Italie), C. Bellhouse (Université de Birmingham, Royaume-Uni; ESO, Chili), G. Hau (ESO, Chili) et A. Omizzolo (Observatoire du Vatican, Cité-Etat du Vatican).

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1725.

News

MASCARA ouvre grand ses yeux pour la première fois…

eso1722fr — Communiqué de presse institutionnel

Première lumière pour le chasseur d’exoplanètes installé à l’Observatoire de La Silla de l’ESO

19 juillet 2017

La station MASCARA (Caméra Plein-Ciel et Multi-Site) installée à l’Observatoire de La Silla de l’ESO au Chili vient de capter sa toute première lumière. Ce nouvel instrument dédié à la recherche d’exoplanètes en transit devant leur étoile de brillance élevée contribuera à la création d’un catalogue de cibles destinées à faire l’objet d’observations ultérieures.

En juin 2016, l’ESO a conclu un accord avec l’Université de Leiden visant à installer une station MASCARA à l’Observatoire de La Silla de l’ESO au Chili, où les conditions d’observation du ciel de l’hémisphère sud sont excellentes. Cette station effectue dès à présent – et avec succès – ses premiers tests.

La station MASCARA au Chili est la seconde à entrer en opération ; la première station est implantée dans l’hémisphère nord, à l’Observatoire Roque de los Muchachos, sur l’île de La Palma dans l’archipel des Canaries. Chaque station se compose d’une batterie de caméras confinées dans une enceinte à température contrôlée. Leur objectif est de scruter la quasi-totalité du ciel visible depuis leur site d’observation [1].

“Afin de couvrir la totalité du ciel, les stations doivent être implantées dans les hémisphères nord et sud” précise Ignas Snellen de l’Université de Leiden et porteur du projet MASCARA. “Grâce à la mise en place de la seconde station à La Silla, nous sommes désormais en mesure d’observer toutes les étoiles (ou presque) qui constellent le ciel”.

Conçu par l’Université de Leiden aux Pays-Bas, MASCARA est un chercheur d’exoplanètes. Sa forme compacte et sa conception à moindre coût masquent son caractère novateur, sa flexibilité et sa grande fiabilité. Doté de cinq caméras numériques dont les composants sont de série, le petit chasseur d’exoplanètes effectue des mesures répétées de la luminosité de milliers d’étoiles et détecte, au moyen d’un logiciel, la faible diminution de brillance stellaire consécutive à un transit planétaire.

Cette méthode de détection des exoplanètes a été baptisée photométrie des transits. Elle permet de déterminer, de manière directe, la taille ainsi que l’orbite de la planète. Dans le cas des systèmes de luminosité élevée, l’atmosphère planétaire peut également être caractérisée grâce à des observations plus poussées effectuées au moyen de grands télescopes tel le VLT (Very Large Telescope) de l’ESO.

Le principal objectif de MASCARA est de détecter la présence d’exoplanètes autour d’étoiles parmi les plus brillantes du ciel, ne faisant l’objet d’aucune étude depuis le sol ou l’espace. Les “Jupiters chauds” figurent parmi les cibles privilégiées de MASCARA – il s’agit de planètes de dimensions voisines de celle de Jupiter mais qui orbitent à très grande proximité de leur étoile hôte, ce qui leur confère une température de surface élevée et une période orbitale de quelques heures seulement. Parce qu’ils exercent une influence gravitationnelle non négligeable sur leurs étoiles hôtes, des dizaines de Jupiters chauds ont été découverts au moyen de la méthode basée sur la vitesse radiale.

“Peu d’informations peuvent encore être extraites des exoplanètes découvertes grâce à la méthode des vitesses radiales. L’adoption de techniques d’imagerie directe nettement plus élaborées constitue un pré-requis indispensable en effet pour séparer la lueur émanant de ces vieilles planètes froides de l’intense lumière émise par leurs étoiles hôtes”, précise Ignas Snellen. “Au contraire, les planètes qui transitent devant leurs étoiles hôtes peuvent être facilement caractérisées.”

MASCARA dispose également de la capacité à détecter des super-Terres et des planètes de la taille de celle de Neptune. Le projet vise à constituer un catalogue de cibles parmi les étoiles proches les plus brillantes. Les exoplanètes détectées – leurs atmosphères notamment – feront l’objet d’observations ultérieures.

Notes

[1] MASCARA est en mesure de détecter des étoiles de magnitude inférieure ou égale à 8,4 – dont la luminosité est quelque dix fois inférieure à celle des étoiles visibles à l’oeil nu par temps clair et par nuit noire. MASCARA est moins sensible aux conditions météo que les autres instruments d’observation, ce qui permet d’effectuer des observations lorsque le ciel est partiellement couvert, et donc d’étendre les temps d’observation.

Plus d’informations

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1722.

News

Un dispositif d’optique adaptative de pointe capte sa première…

eso1724fr — Communiqué de presse institutionnel

Amélioration spectaculaire de la netteté des images de MUSE

2 août 2017

Le quatrième télescope (Yepun) du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO vient d’être changé en un télescope totalement adaptatif. Après plus d’une décennie de planification, de construction et de test, le nouveau dispositif d’optique adaptative (AOF) a capturé sa première lumière grâce à l’instrument MUSE, offrant des images incroyablement résolues de nébuleuses planétaires et de galaxies. Le couplage de l’AOF et de MUSE forme un système parmi les plus avancés et les plus puissants, technologiquement parlant, jamais construits pour les besoins de l’astronomie sol.

L’installation d’optique adaptative (AOF) est un projet à long-terme destiné à doter d’un système d’optique adaptative les instruments du quatrième télescope (UT4) du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO – le premier d’entre eux à en bénéficier est MUSE, l’explorateur spectroscopique à unités multiples [1]. L’optique adaptative vise à compenser le brouillage des images généré par l’atmosphère de la Terre, et donc à permettre à MUSE d’acquérir des images bien plus nettes et contrastées qu’auparavant. A présent, MUSE peut étudier les objets les plus faibles de l’Univers.

“Désormais, même lorsque les conditions météorologiques ne sont pas parfaites, les astronomes peuvent acquérir des images de qualité exceptionnelle grâce à l’AOF”, explique Harald Kuntschner, scientifique du projet AOF à l’ESO.

Après avoir effectué quantité de tests sur le nouveau système, l’équipe d’astronomes et d’ingénieurs s’est vue récompensée par l’obtention d’une série d’images spectaculaires. Les astronomes ont pu observer les nébuleuses planétaires IC 4406 dans la constellation du Loup et NGC 6369 dans la constellation d’Ophiuchus. Grâce à l’AOF, les images acquises par MUSE se sont révélées bien plus nettes que celles obtenues par le passé. Des structures en forme de coquille sont ainsi apparues sur les clichés de IC 4406 [2].

L’AOF, qui a permis ces observations, est composé de nombreux éléments travaillant de concert. Parmi ceux-ci figurent l’ensemble de quatre étoiles guides laser (4LGSF) et le miroir secondaire déformable très mince de l’UT4 [3][4]. L’ensemble 4LGSF émet quatre faisceaux laser de 22 watts destinés à exciter les atomes de sodium présents dans la haute atmosphère, et donc à générer des étoiles artificielles dans le ciel. Les capteurs du module d’optique adaptative GALACSI (Correcteur Adaptatif de Basse Couche Atmosphérique pour l’Imagerie Spectroscopique) utilisent ces étoiles guides artificielles pour déterminer les conditions atmosphériques au moment de l’observation.

Chaque millième de seconde, le système AOF calcule la distorsion à appliquer au miroir secondaire déformable du télescope pour compenser les perturbations atmosphériques locales. GALACSI corrige notamment des effets de la turbulence régnant au sein de la couche atmosphérique de mille mètres d’épaisseur surplombant le télescope. Selon les conditions, la turbulence atmosphérique peut varier avec l’altitude. Toutefois, les études ont montré que la majorité des perturbations atmosphériques se produisent dans cette basse couche de l’atmosphère.

“Adopter le système AOF revient à élever le VLT de quelque 900 mètres – et donc à le maintenir au-dessus de la couche atmosphérique la plus turbulente” précise Robin Arsenault, chef du projet AOF. “Par le passé, acquérir des images d’une plus grande netteté supposait de trouver un site plus approprié ou d’utiliser un télescope spatial. Aujourd’hui, grâce à l’AOF, nous sommes en mesure de créer de meilleures conditions d’observation à l’emplacement même où nous nous trouvons, et ce, à un coût nettement plus abordable !”

Les corrections apportées par l’AOF rapidement et de manière continue améliorent la qualité de l’image en concentrant la lumière pour former des images plus fines permettant ainsi à MUSE d’acquérir des détails mieux résolus et de détecter des étoiles plus faibles qu’auparavant. La correction qu’apporte GALACSI s’applique actuellement à un champ de vision étendu. Elle ne constitue qu’une première étape. Une évolution de GALACSI est prévue pour 2018. Ce second mode, doté d’un champ de vision étroit, permettra de corriger des effets de la turbulence à toute altitude, et donc d’observer de plus petites régions du ciel avec une résolution encore accrue.

“Voici seize ans, lorsque nous avons proposé de construire l’instrument révolutionnaire MUSE, nous avions l’intention de le coupler à un autre système très avancé, l’AOF”, explique Roland Bacon, responsable du projet MUSE. “Le potentiel de découverte de MUSE, déjà important, se trouve désormais augmenté. Notre rêve devient réalité.”

L’un des principaux objectifs scientifiques du système est d’observer des objets peu lumineux de l’Univers lointain avec la meilleure qualité d’image possible, ce qui nécessitera de nombreuses heures d’exposition. Joël Vernet, responsable scientifique des projets MUSE et GALACSI à l’ESO, précise : “Nous souhaitons tout particulièrement observer les galaxies les plus petites et les moins brillantes situées aux distances les plus lointaines. Ces galaxies en cours de formation – encore au stade de l’adolescence – offrent les clés de compréhension de la formation des galaxies.”

MUSE n’est pas le seul instrument à bénéficier de l’AOF. Dans un futur proche, un autre système d’optique adaptative baptisé GRAAL sera connecté à l’instrument HAWK-I opérant dans l’infrarouge, dans le but d’affiner sa vision de l’Univers. S’ensuivra la mise en service d’ERIS, un nouvel instrument doté d’une grande puissance.

“L’ESO pilote le développement de ces systèmes d’optique adaptative, tel l’AOF qui ouvre la voie à l’Extremely Large Telescope de l’ESO” ajoute Robin Arsenault. “Travailler sur l’AOF a permis aux scientifiques, ingénieurs et industriels que nous sommes d’acquérir une expérience et une expertise inestimables, qui nous seront fort utiles pour relever les défis de la construction de l’ELT”.

Notes

[1] MUSE est un spectrographe intégral de champ, un instrument puissant qui génère des cubes de données de l’objet ciblé. Chaque pixel de l’image correspond à un spectre de lumière en provenance de l’objet. Cela présuppose que l’instrument acquière, à chaque instant, des milliers d’images de l‘objet à des longueurs d’onde toutes différentes, ce qui constitue une mine d’informations.

[2] IC 4406 a déjà été observée avec le VLT (eso9827a).

[3] Doté d’un diamètre légèrement supérieur au mètre, ce miroir d’optique adaptative est le plus grand jamais construit, ce qui a exigé l’utilisation de technologies de pointe. Il fut installé sur l’UT4 en 2016 (ann16078), se substituant ainsi au miroir secondaire originel et conventionnel du télescope.

[4] Afin d’optimiser le fonctionnement de l’AOF, d’autres outils ont été développés et sont d’ores et déjà opérationnels. Parmi ces outils figure une extension du logiciel de monitoring du site astronomique qui surveille l’atmosphère puis détermine l’altitude à laquelle la turbulence se produit, et le système de contrôle des faisceaux laser (LTCS) qui empêche les autres télescopes de suivre les faisceaux laser ou de pointer en direction des étoiles laser, ce qui pourrait affecter leurs observations.

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 de la classe des 39 mètres, l’ELT, 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 eso1724.

News

Le conte des trois cités étoilées

eso1723fr — Communiqué de presse scientifique

27 juillet 2017

De nouvelles observations effectuées au moyen du Télescope de Sondage du VLT de l’ESO ont révélé aux astronomes l’existence de trois populations distinctes de jeunes étoiles au sein de l’amas de la Nébuleuse d’Orion. Cette découverte impromptue offre de nouveaux éléments de compréhension de la formation de tels amas. Elle suggère que la naissance d’étoiles s’effectue par étapes, chaque étape requérant un temps bien plus court qu’imaginé jusqu’à présent.

OmegaCAM — la caméra optique à grand champ installée sur le Télescope de Sondage du VLT (VST) de l’ESO – a capturé cette magnifique et spectaculaire image de la Nébuleuse d’Orion et de l’amas associé de jeunes étoiles. Cet objet constitue l’un des cocons stellaires les plus proches de nous : il abrite des étoiles de petites et grandes masses distantes de quelques 1350 années-lumière [1].

Toutefois, cette image est bien plus qu’un simple cliché. Une équipe pilotée par Giacomo Beccari, astronome à l’ESO, a utilisé ces données d’une qualité inégalée dans le but de déterminer, avec précision, la luminosité ainsi que les couleurs de l’ensemble des étoiles de l’amas de la Nébuleuse d’Orion. Ces mesures de couleur ont permis aux astronomes d’évaluer la masse et l’âge des étoiles. A leur grande surprise, ces données ont mis en évidence l’existence de trois populations stellaires d’âges potentiellement différents.

“A la première vue de ces données, l’effet de surprise fut total ! Nous avons vécu l’un de ces moments qui ne se produit qu’une ou deux fois dans la carrière d’un astronome” précise Giacomo Beccari, l’auteur principal de cette nouvelle publication. “La formidable qualité des images acquises par OmegaCAM a révélé, sans l’ombre d’un doute, l’existence de trois populations stellaires distinctes au sein des régions centrales de la constellation d’Orion.”

Monika Petr-Gotzens, co-auteur de l’article également basée au siège de l’ESO à Garching, ajoute : “Ce résultat est d’une importance capitale. Il atteste que les jeunes étoiles d’un amas ne se sont pas tout à fait formées simultanément. En d’autres termes, notre connaissance du processus de formation des étoiles au sein des amas doit être révisée.”

Les astronomes ont soigneusement écarté la possibilité que la différence de couleurs entre certaines étoiles résulte de l’existence de compagnons cachés, ce qui aurait eu pour effet d’augmenter leur luminosité et leur rougeoiment apparents. En outre, cette hypothèse aurait conféré aux paires stellaires des propriétés jamais observées à ce jour. D’autres mesures effectuées sur les étoiles, celles de leurs vitesses de rotation et de leurs spectres, ont également plaidé en faveur d’âges distincts [2].

“Bien que nous ne puissions totalement écarter la possibilité que ces étoiles soient binaires, il paraît bien plus naturel d’accepter que nous observons là trois générations d’étoiles qui se sont formées successivement, en l’espace de trois années seulement”, conclut Giacomo Beccari.

Ce nouveau résultat suggère que la formation d’étoiles au sein de l’amas de la Nébuleuse d’Orion s’effectue par étapes, et bien plus rapidement qu’imaginé auparavant.

Notes

[1] La Nébuleuse d’Orion a fait l’objet d’observations répétées de la part de nombreux télescopes de l’ESO, qu’il s’agisse du télescope optique MPG/ESO de 2,2 mètres (eso1103), du télescope infrarouge VISTA (eso1701) ou bien encore de l’instrument HAWK-I installé sur le Very Large Telescope (eso1625) et opérant dans l’infrarouge.

[2] L’équipe a également mis en évidence la rotation différentielle des trois générations d’étoiles – ainsi, les plus jeunes sont dotées de vitesses de rotation nettement plus élevées que les autres étoiles. Ce scénario implique que les étoiles se seraient formées successivement et rapidement, en l’espace de trois millions d’années seulement.

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Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “A Tale of Three Cities: OmegaCAM discovers multiple sequences in the color­ magnitude diagram of the Orion Nebula Cluster,” par G. Beccari et ses collègues, à paraître au sein de la revue Astronomy & Astrophysics.

L’équipe est composée de G. Beccari, M.G. Petr-Gotzens et H.M.J. Boffin (ESO, Garching près de Munich, Allemagne), M. Romaniello (ESO; Cluster d’Excellence dédié à l’Univers, Garching près de Munich, Allemagne), D. Fedele (INAF-Observatoire d’Astrophysique d’Arcetri, Florence, Italie), G. Carraro (Département de Physique et d’Astronomie Galileo Galilei, Padoue, Italie), G. De Marchi (Centre de Soutien Scientifique, Centre Européen dédié à la Recherche et à la Technologie Spatiales (ESA/ESTEC), Pays-Bas), W.J. de Wit (ESO, Santiago, Chili), J.E. Drew (Ecole de Physique, Université de Hertfordshire, Royaume-Uni), V.M. Kalari (Département d’Astronomíe, Université du Chili, Santiago, Chili), C.F. Manara (ESA/ESTEC), E.L. Martin (Centre d’Astrobiologie (CSIC-INTA), Madrid, Espagne), S. Mieske (ESO, Chili), N. Panagia (Institut Scientifique du Télescope Spatial, Etats-Unis); L. Testi (ESO, Garching); J.S. Vink (Observatoire Armagh, Royaume-Uni); J.R. Walsh (ESO, Garching); et N.J. Wright (Ecole de Physique, Université de Hertfordshire; Groupe d’Astrophysique, Université de Keele, Royaume-Uni).

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 de la classe des 39 mètres, l’ELT, qui sera « l’œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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Contacts

Thierry Botti

Laboratoire d’Astrophysique de Marseille / OSU Pythéas

Marseille, France

Tel: +33 4 95 04 41 06

Email: thierry.botti@osupytheas.fr

Giacomo Beccari

ESO

Garching bei München, Germany

Tel: +49 89 3200 6195

Email: gbeccari@eso.org

Richard Hook

ESO Public Information Officer

Garching bei München, Germany

Tel: +49 89 3200 6655

Mobile: +49 151 1537 3591

Email: rhook@eso.org

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1723.