Une équipe internationale de chercheurs coordonnée par des chercheurs français, dont Marco Delbo, chargé de recherche CNRS, et Guy Libourel, professeur ainsi que Patrick Michel, directeur de recherche CNRS, Clément Ganino et Chrystèle Verati, maîtres de conférence à l’Université de Nice Sophia Antipolis, en collaboration avec des chercheurs d’institutions américaines1, a démontré pour la première fois qu’un mécanisme appelé fatigue thermique permet d’expliquer la présence d’une couche de particules fines (appelée régolite) observée systématiquement à la surface des petits astéroïdes et qui restait à élucider.

Les missions spatiales et les observations depuis la Terre ont en effet montré que les astéroïdes de taille inférieure à quelques kilomètres (environ 1000 astéroïdes plus grands que 1 kilomètre croisent la trajectoire de la Terre) ont leur surface systématiquement couverte par une couche de matériau à grains fins (comme du sable ou du gravier) dont la taille varie de quelques mm à quelques cm, communément appelée régolite.

Traditionnellement, la formation de ce régolite sur les astéroïdes résulterait des impacts de (micro)-météorites heurtant fréquemment la surface et produisant des petits fragments qui, en retombant, par accumulation, forment une couche de régolite à grains fins, comme l’ont montré dans le cas de la Lune les missions Apollo. Or dans le cas d’un astéroïde, ce mécanisme pourrait ne pas être aussi efficace. En effet, l’attraction de surface d’un astéroïde de par sa petite taille est extrêmement faible et ne souffre aucune comparaison avec celle de la Lune bien plus grande. Par conséquent le matériau éjecté lors des impacts sur un astéroïde devrait s’échapper au lieu de retomber à la surface. Contrairement au cas de la Lune, les débris produits par les impacts ne peuvent donc pas être la principale source de régolite sur les petits astéroïdes.

Les chercheurs ont démontré expérimentalement qu’un autre mécanisme, appelé fatigue thermique, peut causer la formation de débris plus fins à la surface des astéroïdes. La fatigue thermique est un mécanisme connu sur Terre qui, en induisant une dilatation thermique dans un matériau, produit une contrainte mécanique qui peut aboutir avec le temps à la fracturation. A la surface d’un astéroïde, cette fatigue se produit du fait des forts gradients de température jour/nuit induits par l’ensoleillement (Fig. 1). Les chercheurs ont effectué des expériences de fatigue thermique en laboratoire en utilisant des météorites (fragments d’astéroïdes récoltés sur Terre). Ils ont mesuré, en utilisant une technique de tomographie numérique, la croissance des fractures dans celles-ci après une série de cycles de température tels que ceux subis par les astéroïdes. Ils ont ensuite développé un modèle numérique de fracturation, validé par confrontation aux expériences, qui leur a permis d’extrapoler ces résultats sur des échelles de temps identiques à celles de la durée de vie des astéroïdes (plusieurs millions d’années). Leurs résultats ont montré que dans les mêmes conditions que celles rencontrées sur les petits astéroïdes, la fatigue thermique est un processus très efficace pour fragmenter une roche et la transformer en un régolite de particules fines.

Cette découverte fournit ainsi une explication à la présence du régolite observé systématiquement à la surface des petits corps (Fig. 2), et a des implications fortes sur l’évolution et la connaissance de la surface des astéroïdes, ainsi que sur leur temps de vie. Notamment, le télescope spatial WISE a observé une grande pénurie des petits astéroïdes géocroiseurs composés de matière primitive (carbonée) et relativement friables, qui passent très près du Soleil. Cette pénurie restait jusqu’alors inexpliquée. L’efficacité démontrée de la fatigue thermique pour éroder les roches d’autant plus que celles-ci passent à faible distance du Soleil fournit une explication à cette pénurie et ainsi aide à mieux contraindre le nombre et la nature des petits corps qui nous entourent.

Ce résultat a une portée beaucoup plus générale car il fournit une nouvelle compréhension des propriétés physiques des populations de petits corps (restes des briques qui ont formé nos planètes) et de leurs évolutions dans différentes régions du Système Solaire. De plus, la connaissance des propriétés de surface des astéroïdes est cruciale pour la préparation des missions spatiales robotiques et humaines vers des petits corps. Elle s’avère essentielle en effet pour concevoir des mécanismes efficaces d’extraction d’échantillons, pour déposer des modules d’exploration in-situ, et pour concevoir des stratégies de détournement d’un géocroiseur potentiellement dangereux.
 



Figure 1 : une roche reposant sur une surface est soumise à des variations de
température du fait des cycles d’ensoleillement. Sur un astéroïde (sans atmosphère),
les amplitudes de température peuvent être très importantes (plusieurs centaines de
degrés), soumettant le matériau de surface à une fatigue thermique et finalement à une
fragmentation de celui-ci. Image d’après McFadden et al. (2005).



Figure 2 : Quatre images prises par la sonde NEAR Shoemaker (NASA) de

l’astéroïde géocroiseur Eros en 2001 avec une résolution spatiale de plus en plus
élevée. Haut : images prises à 11 kilomètres d’altitude et sur 550 mètres de large ;
bas : images prises à 4.9 kilomètres d’altitude et sur 230 mètres de large. Sur toute
ces images, un nombre de petits rochers conséquent repose sur une couche de régolite
fin recouvrant la surface d’Eros qui, d’après cette nouvelle étude, serait produite par la
fatigue thermique. Credits : Nasa

1. Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University,
Latrobe 122, 3400 North Charles Street, Baltimore, Maryland 21218, USA.

Ce travail a bénéficié d’une aide de l’Agence Nationale de la Recherche portant la référence ANR-11-BS56-008 (SHOCKS).

Marco Delbo, Guy Libourel, JustinWilkerson, Naomi Murdoch, Patrick Michel, K. T. Ramesh, Clément Ganino, Chrystele Verati & Simone Marchi 2014. Thermal fatigue as the origin of regolith on small asteroids. Nature, avril 2014. 

Contacts chercheurs :
Marco Delbo, chargé de recherche CNRS, laboratoire Lagrange (UNS-CNRS-OCA) : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser., 06 85 24 03 71.
Guy Libourel, professeur, laboratoire Géoazur (UNS-CNRS-OCA-IRD) : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser., 06 79 02 95 96.
Patrick Michel, directeur de recherche CNRS, laboratoire Lagrange (UNS-CNRS-OCA) : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser., 06 88 21 28 33.


    

Cet accord est signé entre les scientifiques responsables des deux collaborations scientifiques VIRGO et LIGO qui s’engagent à étudier en commun les données issues de leurs trois grandes antennes. Deux de ces antennes d’un type nouveau sont en cours de construction aux Etats-Unis, et une en Europe, près de Pise.

Ces antennes vont détecter les ondes gravitationnelles venant d’événements cataclysmiques de l’Univers comme les collisions de trous noirs. L’existence d’ondes gravitationnelle résulte de la théorie de la relativité générale, élaborée par Einstein, il y a presque 100 ans. Elles n’ont encore jamais été détectées directement. Il s’agit pour les collaborations VIRGO et LIGO qui tiennent réunion à Nice cette semaine, de détecter ces ondes dans les prochaines années.

Grâce à ces ondes, dans le futur, les trois détecteurs travaillant ensemble pourront localiser dans le cosmos la collision de trous noirs ou des explosions d’étoiles qui interviennent dans toutes les galaxies. Certains de ces événements n’émettent pas de lumière et n’ont jamais été observés.

Ces antennes d’un type nouveau utilisent des faisceaux laser, dont on mesure le temps de parcours sur plusieurs kilomètres. Les variations de durée signent le passage d’une onde de gravitation. L’amplitude de ces variations est si faible que la réalisation de ces antennes a demandé des années de recherches théoriques et techniques menées en Europe et aux Etats-Unis, sur la physique quantique, les lasers, la qualité des miroirs.

Le laboratoire ARTEMIS de l’Observtaoire de la Côte d’Azur, du CNRS et de l’Université Nice-Sophia Antipolis, est l’organisateur de cette réunion. Ce laboratoire réunit les spécialistes de laser de puissance nécessaire au fonctionnement de l’antenne VIRGO, et des astrophysiciens.

Contact : Gilles Bogaert, chercheur CNRS, 06 13 44 21 20, Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

En utilisant les capacités interférométriques du VLTI, des chercheurs de l’Observatoire de la Côte d’Azur ont découvert un système unique. Ce système, appelé HR 5171 A, est composé d’une hypergéante dont le rayon est plus étendu que l’orbite de Jupiter, et d’un compagnon moins massif orbitant dans les couches supérieures de l’atmosphère de celle-ci, créant une déformation importante. Une équipe internationale dirigée par le Dr Olivier Chesneau a été réunie pour étudier l’historique de ce système exceptionnel.

L’étoile HR 5171 A a été observée avec l’instrument AMBER installé au foyer du Very Large Telescope interferometer au Chili et qui permet de combiner simultanément la lumière infrarouge issue de trois des huit télescopes de cette installation. La première surprise a été la mesure du rayon de l’étoile, 1360 ± 250 rayons solaires, soit plus grand que l’orbite de Jupiter. A titre de comparaison, le rayon de cette étoile rivalise ou dépasse celui de supergéantes rouges, supposées être les étoiles les plus grandes connues comme VY CMa (1420 ± 120 Rsol*). Le rayon d’HR 5171 A est ainsi 50% plus étendu que celui de Betelgeuse (885 ± 90 Rsol*).

De plus, l’étude menée avec l’instrument AMBER1 a également mis à jour la clé du mystère de cette hypergéante jaune en révélant la présence d’un compagnon contribuant à environ 10% du flux transitant devant le limbe de cette étoile. Cette configuration est exceptionnelle car le compagnon doit périodiquement éclipser et être éclipsé par l’hypergéante. Cette découverte a motivé une analyse complète de toutes les archives disponibles sur cette étoile peu étudiée de l’hémisphère sud. Plus de 60 ans de données photométriques venant de sources aussi diverses que des instruments de l’ESO, du satellite Hipparcos, des archives sud-africaines, du télescope automatique ASAS ou d’observations réalisées par des d’amateurs confirmés ont ainsi été fouillées et analysées. Ces données ont permis de confirmer la nature binaire de HR5171 A et de mesurer précisément la période du système, 1304 jours afin d’évaluer sa masse totale actuelle à environ 39 masses solaires2. De plus, l’étude des éclipses primaires et secondaires a permis de confirmer que les deux étoiles sont en contact et que la surface de l’hypergéante est fortement déformée sous l’influence de son compagnon de plus faible masse (moins d’un dixième de la masse de l’hypergéante). Ainsi le système prend l’apparence d’une ‘cacahuète’ géante (voir Fig.) suivant le potentiel gravitationnel déformé des deux étoiles.3

Cette unique compilation de données permet de mettre en perspective le passé et futur de ce système. Pendant la vie adulte des deux étoiles, celles-ci étaient séparées et n’interagissaient pas. Comme pour l’ensemble des étoiles de l’Univers, la plus massive a commencé à grossir rapidement (quelques millions d’années) après avoir utilisé l’ensemble de l’hydrogène présent dans son cœur, devenant une supergéante d’abord bleue, puis jaune. En moins de 40 ans, le rayon de cette hypergéante a presque doublé, et les couches supérieures de son atmosphère ont ainsi atteint l’orbite de son compagnon. Il est difficile de savoir comment le compagnon interagit avec l’enveloppe de l’hypergéante, mais des observations coronographiques (permettant de cacher le centre du système et de révéler ainsi son environnement proche), montrent une grande quantité de matière autour du système, éjectée il y a moins de mille ans.

Le compagnon orbite actuellement au sein d’une atmosphère extrêmement instable, et peut contribuer à éjecter une partie significative de l’enveloppe. De plus, son énergie orbitale peut être transférée à la couche convective, contribuant à accélérer l’étoile massive. Ce système exceptionnel va être étudiée plus régulièrement dorénavant pour mieux comprendre sa rapide évolution.

* Rsol : rayon du soleil (unité de mesure de nos rayons).

(a) Vue d’artiste du système HR 5171A. Les échelles sont données en millisecondes d’arc (mas) et en unités astronomiques (AU).
(b) Image obtenue à partir de l’analyse des données interférométriques de l’instrument VLTI/AMBER : étoile de rayon 6.3AU, compagnon non-résolu situé à une distance projeté du centre de l’étoile de 5.15AU, et environnement circumstellaire étendu.
(c) Variations photométriques cycliques dues aux éclipses successives de la primaire et de la secondaire. Les différentes phases sont illustrées par des images « fil-de fer » du système.
(d) Image coronographique de l’environnement d’HR5171A obtenue avec l’instrument GEMINI/NICI. La coronographie permet de masquer la lumière de l’étoile au centre de l’image, et de révéler ainsi la présence d’un environnement circumstellaire s’étendant sur 6480 AU (1.8 seconde d’arc).

Notes

1 http://www.insu.cnrs.fr/univers/observer-modeliser/observations-sol/vlt/vlti-dans-l-intimite-des-etoiles-grace-a-amber
2 Grâce à la fameuse 3e loi de Kepler
3 http://www.cosmovisions.com/lobedeRoche.htm

Contact

Olivier Chesneau
Laboratoire Lagrange, UMR7293, Univ. Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, 06300 Nice, France

Tél. : +33 (0)4 92 00 19 79
Fax : +33 (0)4 92 00 30 33
Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Référence

O. Chesneau, A. Meilland, E. Chapellier, F. Millour, A.M. Van Genderen, Y. Nazé, N. Smith, A. Spang, J.V. Smoker, L. Dessart, S. Kanaan, Ph. Bendjoya, M.W. Feast, J.H. Groh, A. Lobel, N. Nardetto, S. Otero, R.D. Oudmajer, A.G. Tekola, P.A. Whitelock, C. Arcos, M. Curé, L. Vanzi ; The Yellow Hypergiant HR 5171 A : Resolving a massive interacting binary in the common envelope phase, A&A, in press (available on http://de.arxiv.org/abs/1401.2628)

ESA’s billion-star surveyor Gaia is slowly being brought into focus. This test image shows a dense cluster of stars in the Large Magellanic Cloud, a satellite galaxy of our Milky Way.

Once Gaia starts making routine measurements, it will generate truly enormous amounts of data. To maximise the key science of the mission, only small ‘cut-outs’ centred on each of the stars it detects will be sent back to Earth for analysis.

This test picture, taken as part of commissioning the mission to ‘fine tune’ the behaviour of the instruments, is one of the first proper ‘images’ to be seen from Gaia, but ironically, it will also be one of the last.

Gaia was launched on 19 December 2013, and is orbiting around a virtual point in space called L2, 1.5 million kilometres from Earth.

Gaia’s goal is to create the most accurate map yet of the Milky Way. It will make precise measurements of the positions and motions of about 1% of the total population of roughly 100 billion stars in our home Galaxy to help answer questions about its origin and evolution.

Repeatedly scanning the sky, Gaia will observe each of its billion stars an average of 70 times each over five years. In addition to positions and motions, Gaia will also measure key physical properties of each star, including its brightness, temperature and chemical composition.

To achieve its goal, Gaia will spin slowly, sweeping its two telescopes across the entire sky and focusing the light from their separate fields simultaneously onto a single digital camera – the largest ever flown in space, with nearly a billion pixels.

But first, the telescopes must be aligned and focused, along with precise calibration of the instruments, a painstaking procedure that will take several months before Gaia is ready to enter its five-year operational phase.

As part of that process, the Gaia team have been using a test mode to download sections of data from the camera, including this image of NGC1818, a young star cluster in the Large Magellanic Cloud. The image covers an area less than 1% of the full Gaia field of view.

The team is making good progress, but there is still work to be done to understand the full behaviour and performance of the instruments.

While all one billion of Gaia’s target stars will have been observed during the first six months of operations, repeated observations over five years will be needed to measure their tiny movements to allow astronomers to determine their distances and motions through space.

As a result, Gaia’s final catalogue will not be released until three years after the end of the nominal five-year mission. Intermediate data releases will be made, however, and if rapidly changing objects such as supernovae are detected, alerts will be released within hours of data processing.

Eventually, the Gaia data archive will exceed a million Gigabytes, equivalent to about 200 000 DVDs of data. The task of producing this colossal treasure trove of data for the scientific community lies with the Gaia Data Processing and Analysis Consortium, comprising more than 400 individuals at institutes across Europe.

European Space Agency

Gaia calibration image

Credits : ESA/DPAC/Airbus DS

A Gaia test image of the young star cluster NGC1818 in the Large Magellanic Cloud, taken as part of calibration and testing before the science phase of the mission begins. The field-of-view is 212 x 212 arcseconds and the image is approximately oriented with north up and east left. The integration time of the image was 2.85 seconds and the image covers an area less than 1% of the full Gaia field of view.

Gaia’s overall design is optimised for making precise position measurements and the primary mirrors of its twin telescopes are rectangular rather than round. To best match the images delivered by the telescopes, the pixels in Gaia’s focal plane detectors are then also rectangular. In order to produce this image of NGC1818, the image has been resampled onto square pixels. Furthermore, to maximise its sensitivity to very faint stars, Gaia’s main camera does not use filters and provides wide-band intensity data, not true-colour images. The false-colour scheme used here relates to intensity only. The real colours and spectral properties of the stars are measured by other Gaia instruments.

 

MP3C est l’acronyme de Minor Planet Propriétés Physical catalog (mp3c.oca.eu) Ce portail web permet un accès facile à une variété de propriétés physiques, telles que l’albédo, les couleurs, les tailles et les périodes de rotation d’astéroïdes, obtenues à partir de différentes sources ou de différentes bases de données : mp3c.oca.eu.

Au cours des dernières années nous avons assisté à une forte croissance du nombre d’astéroïdes pour lesquels nous avons des propriétés physiques. Cependant, ces données sont dispersées dans une multiplicité de catalogues. L’extraction de données et leur combinaison pour une analyse plus approfondie nécessitent des outils personnalisés, une situation rendue encore plus complexe par la diversité des sources de données : certaines d’entre elles sont bien standardisées (format Planetary Data System), d’autres ne le sont pas.

MP3C est un nouveau service standardisé OVA pour la communauté scientifique française et internationale qui répond à ce problème.

Il emploie les standards de l’Observatoire Virtuel en Astrophysique (OVA) et permet à l’utilisateur d’accéder à des propriétés sélectionnées d’astéroïdes par simple requête SQL. A l’heure actuelle, des données de type différent ont été inclues dans MP3C : les paramètres orbitaux, photométriques, les paramètres de la courbe de lumière, de tailles et d’albédo obtenus par les satellites IRAS, Akari et WISE ; les couleurs du relevé SDSS ; la taxonomie SMASS ; l’appartenance à une famille ; l’information sur les éventuels satellites de ces astéroïdes et des résultats provenant des occultations stellaires. D’autres sources de données seront ajoutées dans un futur proche. L’extraction des propriétés physiques contenues dans MP3C est configurable par les utilisateurs en fonction de critères de recherche. La liste des objets en retour peut être utilisée de façon interactive pour construire des graphiques grâce à des outils standards de l’OVA comme TOPCAT. En outre, les éphémérides et les visibilités des astéroïdes peuvent être calculés pour différents sites d’observation grâce à un lien vers un service del’IMCCE.

La distribution des albedos dans la double famille d’asteroides Nysa-Polana.

Formes d’astéroïdes determinées par inversion de courbe de lumière.

Le service MP3C a été développé par Marco Delbo et Paolo Tanga, astronomes à l’OCA. Il a été implémenté par Jérôme Gerakis, ingénieur à l’OCA, et fait partie des services Observatoire Virtuel de cet établissement (responsable : Eric Slezak).


   

 

 

 

Les journées radio SKA-LOFAR vont être organisées par l’action spécifique SKA-LOFAR en association avec l’ensemble des programmes nationaux de l’INSU (PCMI, PNCG, PNHE, PNST, PNP, PNPS).

Lieu : Amphithéâtre de l’Institut d’Astrophysique de Paris

Date : Mardi 11 février 2014 (début 14h) au Jeudi 13 février 2014 (fin en milieu d’après midi)

Site Web  : journees-radio.sciencesconf.org

 

L’objectif de ces journées scientifiques sera de présenter les nouveaux grands instruments radio (LOFAR, MeerKAT, ASKAP, SKA,...), leurs programmes scientifiques, leurs communautés et leurs projets actuels, susciter de nouveaux projets et acteurs de la communauté française dans toutes les thématiques, faire se rencontrer les experts des instruments et les utilisateurs potentiels.

Les journées incluront des présentations invitées et des contributions et se termineront par un débat sur les suites à leur donner, avec en premier lieu la préparation de la prospective INSU et l’écriture d’un « white paper » regroupant les intérêts de la communauté française pour le SKA.

Le programme sera construit à partir de la diversité des thèmes scienctifiques de LOFAR et SKA : époque de réionisation, physique fondamentale avec les pulsars, HI et évolution des galaxies, cosmologie, magnétisme cosmique, planétologie, exobiologie, « survey » en continue, l’univers transitoire, etc.

Un atelier sur la science de NenuFAR (la super station LOFAR) suivra immédiatement les journées radio, au même endroit. Pour plus d’informations veuillez vous rendre ici.

Ces journées se tiendront du 11 février 2014 au 13 février 2014 et auront lieu dans l’Amphithéâtre Henri Mineur de l’IAP : Institut d’Astrophysique de Paris
Vous pouvez accéder au programme complet ici.

Contact : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

 

Une équipe internationale de planétologues a reçu le soutien de l’Union européenne pour une durée de 3 ans (oct. 2013 - sep. 2016) afin de poursuivre l’exploitation des données de la mission Vénus Express de l’Agence spatiale européenne (ESA) lancée en 2006, et conduire simultanément des observations à partir de télescopes au sol (CFHT, ALMA, IRTF). L’unité de recherche Lagrange (OCA - CNRS - UNS) est chargé d’exploiter les données récoltés à l’occasion des passages de Vénus devant le Soleil pour en déduire les contraintes sur la structure de la mésosphère de la planète.

Vénus est la soeur jumelle de la Terre et notre plus proche voisine dans le Système solaire après la Lune. Elle s’est formée à la même époque et dans la même région que la Terre et Mars. À partir des mêmes ingrédients, elle a presque atteint la taille de notre planète.

Pourtant, Vénus est aujourd’hui une planète inhospitalière et incompatible avec la vie telle que nous la connaissons. Sa surface et son atmosphère ont perdu pratiquement toute trace d’eau, et il règne dans son atmosphère dominée par le dioxyde de carbone un intense effet de serre, qui élève sa température de surface à plus de 450°C.

Enquête sur notre planète-sœur

Comment, et pourquoi, une planète qui avait tout pour devenir identique à la nôtre, a pu poursuivre un destin si différent ?

Vénus est soumise à un gigantesque effet de serre, principalement causé par le dioxyde de carbone (CO2), 100 000 fois plus abondant que sur notre planète. Mais elle nous apprend autant que la Terre sur le mode de fonctionnement d’une planète de type terrestre.

Tout comme pour la Terre, ses couches nuageuses jouent un très grand rôle. Les deux planètes ont une haute atmosphère remarquablement semblable du point de vue des données climatiques de base que sont la pression et la température, mais également des cycles de réactions chimiques semblables, qui font réagir entre elles l’eau et des espèces soufrées, sulfates et halogènes tels le fluor ou le chlore, sous forme gazeuse ou sous la forme d’aérosols liquides.

Enfin, les vents sur Vénus ne cessent d’intriguer la communauté scientifique. Tandis que la planète effectue un tour sur elle-même en 243 jours, l’atmosphère tourne autour d’elle à une vitesse 50 fois supérieure, effectuant une circumnavigation complète de la planète en seulement 4 à 5 jours seulement. Ce phénomène appelé super-rotation, dont les mécanismes ne sont toujours pas compris, est également pressenti pour les atmosphères d’exoplanètes de type terrestre en rotation très lente.

Ne pas comprendre les conditions d’évolution de la planète Vénus, c’est se priver d’une clé de compréhension sur l’origine et l’évolution de notre propre planète vers une situation si favorable à la vie. En d’autres termes, il s’agit de savoir lequel de ces deux destins croisés est la règle – ou l’exception – dans les systèmes exoplanétaires.

Tout comme les études climatiques terrestres les plus fines, les progrès de nos connaissances sur Vénus vont reposer sur l’acquisition de longues séries temporelles de données atmosphériques et leur variation dans l’espace et dans le temps.

Leadership de l’Europe sur Vénus

Les planétologues européens ont acquis un leadership pour l’étude de cette planète au cours de cette dernière décennie, par l’exploitation des données de la mission Vénus Express, mais également l’utilisation simultanée de grands télescopes au sol.

Vénus Express, seul satellite en orbite autour de Vénus a permis depuis 2006 l’exploration détaillée de l’atmosphère, depuis le sol jusqu’à l’espace, grâce à un ensemble d’instruments et de caméras à son bord. Le satellite a poursuivi sa mission bien au-delà de sa période nominale de 500 jours et fait faire des progrès considérables à notre connaissance de cette planète.

La mission ne peut se prolonger indéfiniment, puisque les réservoirs du carburant utilisé pour le positionnement fin de ses instruments et l’altitude de son orbite s’épuisent inexorablement ; d’ici peu, les réserves seront épuisées et Vénus Express terminera sa course en se désintégrant dans l’atmosphère de Vénus.

Mais l’exploitation des données de la mission se poursuivra encore durant de nombreuses années, cependant que de nouvelles générations de scientifiques examineront et réexamineront les données archivées, conjointement avec les données fournies sur Terre par les grands télescopes. Vénus étant la planète la plus proche de la Terre, son observation depuis la Terre permet la cartographie détaillée en latitude et en heure locale de son atmosphère. Les planétologues mesurent directement la vitesse des vents en tous points de la planète par l’effet Doppler-Fizeau (également utilisé pour les mesures de vitesses sur Terre). Des constituants chimiques minoritaires tels le dioxyde de soufre SO2 peuvent également être cartographiés depuis la Terre, en utilisant différents domaines de longueurs d’onde, nous renseignant ainsi sur des processus naturels tels le volcanisme, les éclairs, ou la formation des nuages.

Par ce projet, la Commission européenne permet la coordination des efforts de différents laboratoires européens experts dans l’observation, l’analyse et l’interprétation des données spatiales de Vénus tout comme celles obtenues à partir de grands télescopes terrestres. C’est peut-être au travers de l’étude des propriétés de l’atmosphère de Vénus que se révéleront certaines clés sur l’origine et l’évolution de notre propre atmosphère.

Le projet EuroVénus est soutenu par le septième Programme cadre européen (FP7/2007-2013) sous le numéro de financement 606798 pour une durée de 3 ans (oct. 2013 - sept. 2016) pour l’étude coordonnée de différents aspects de l’atmosphère de Vénus utilisant des données spatiales (en particulier celles de la mission Vénus Express) et des observations à partir de télescopes au sol. Le projet, coordonné par le LESIA et l’Observatoire de Paris, réunit des chercheurs de France (Observatoire de Paris/LESIA, CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur/LAGRANGE), de Belgique (Institut d’Aéronomie Spatiale de Belgique), d’Allemagne (Institut Rhénan pour la Recherche Environnementale de l’Université de Cologne), du Portugal (Faculté des Sciences et Centre d’Astronomie et Astrophysique de l’Université de Lisbonne), du Royaume Uni (Université d’Oxford).

La mission Venus Express de l’Agence spatiale européenne, lancée en 2006,
a permis l’exploration détaillée de l’atmosphère depuis le sol jusqu’à l’espace,
grâce à un ensemble d’instruments et de caméras à son bord. Venus Express,
qui a été la première mission vers Vénus en près de deux décennies –
la précédente mission vers Vénus fut lancée en 1989 – a donné aux chercheurs européens
un leadership mondial pour l’étude de cette atmosphère, un cas unique
parmi les planètes du Système solaire. Crédit image : ESA

 

Les constituants chimiques minoritaires de l’atmosphère de Vénus,
tout comme les vents dans la haute atmosphère, peuvent être cartographiés
à l’aide d’instruments au sol dans les domaines de longueur d’onde millimétrique,
sub-millimétrique, visible jusqu’à l’infrarouge thermique.
Ces méthodes ont l’avantage d’établir des cartes instantanées
sur l’ensemble du disque de la planète, au contraire des observations de Vénus Express
depuis l’orbite de Vénus. De nombreux grands instruments au sol
seront mis à contribution dans le projet EuroVénus,
en particulier le grand télescope Atacama Large Millimeter Array (ALMA).
Credit image : ESO

Pour plus d’information : www.eurovenus.eu

 

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

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

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

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

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

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

Note(s) :

Source(s) :

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

Actualités du CNRS-INSU

Contact(s) :

Vivien Parmentier, Laboratoire Lagrange (Observatoire de la Côte d’Azur/CNRS/Université Nice Sophia-Antipolis)Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser., 04 92 00 30 81.

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