Des anneaux planétaires seraient à l’origine
des satellites du système solaire 

Deux chercheurs français viennent de proposer le premier modèle expliquant l’origine de la grande majorité des satellites réguliers [1] de notre système solaire à partir d’anneaux planétaires. D’abord testé en 2010 sur les lunes de Saturne, ce modèle unique expliquerait aujourd’hui la répartition des nombreux satellites des planètes dites « géantes », et permettrait également d’expliquer la présence des satellites des planètes dites « terrestres » telles que la Terre ou Pluton . Ces résultats sont déterminants pour comprendre et expliquer de manière universelle la formation des systèmes planétaires. Ces résultats sont publiés le 30 novembre 2012 dans la revue Science.

Les systèmes planétaires des géantes (Jupiter, Saturne…) se distinguent fondamentalement des planètes terrestres (Terre, Pluton…). Alors que les géantes sont entourées d’anneaux et d’une myriade de petits satellites naturels, les planètes terrestres possèdent peu de lunes, voire une seule et unique, et aucun anneau. Jusqu’à présent, deux modèles étaient couramment utilisés pour expliquer la présence de ces satellites réguliers dans notre système solaire. Dans le cas des planètes terrestres comme la Terre ou Pluton, ces modèles indiquent qu’une collision géante serait à l’origine de la formation de leurs satellites. Dans le cas des planètes géantes, ils prévoient que les satellites se seraient formés dans une nébuleuse entourant la planète. Mais ces modèles ne permettent pas d’expliquer la répartition spécifique et la composition chimique des satellites en orbite autour des planètes géantes. Une autre théorie semblait donc nécessaire.

La répartition et la taille des satellites des quatres planètes géantes (Jupiter, Saturne, Neptune, Uranus). Credits SAp/Animea

La répartition et la taille des satellites des quatres planètes géantes (Jupiter, Saturne, Neptune, Uranus). Credits SAp/Animea

En 2010 et 2011, grâce à des simulations numériques et aux données de la sonde Cassini, une équipe de chercheurs français a développé un nouveau modèle décrivant le mécanisme de formation des lunes de Saturne . Les chercheurs ont découvert que les anneaux de Saturne, disques très fins de petits blocs de glace qui entourent la planète, donnaient eux-mêmes naissance à des satellites de glace. En effet, au cours du temps, les anneaux s’étalent et lorsqu’ils atteignent une certaine distance de la planète (appelée « limite de Roche » [2] ), leurs extrémités s’agglomèrent, formant de petits corps qui se détachent et s’éloignent. Les anneaux donnent ainsi naissance à des satellites en orbite autour de la planète.

 

 

 

Dans cette nouvelle étude, deux enseignants-chercheurs, Aurélien Crida de l’Université Nice Sophia Antipolis et del’Observatoire de la Côte d’Azur et Sébastien Charnoz de l’Université Paris Diderot et du CEA, ont voulu tester ce nouveau modèle et savoir si celui-ci pouvait être généralisé à d’autres planètes. Leurs calculs mettent en lumière plusieurs points importants. Ce modèle de formation des satellites à partir d’anneaux explique pourquoi les satellites les plus gros se trouvent à une distance plus éloignée de la planète que les satellites de plus petite taille. De plus, le modèle prévoit aussi la présence d’une accumulation de satellites près de la « limite de Roche », le lieu de leur naissance, sur le bord externe des anneaux. Cette distribution est donc en parfait accord avec le système planétaire de Saturne. Le même modèle peut également s’appliquer aux satellites des planètes géantes Uranus et Neptune qui sont organisés suivant la même architecture. Ceci suggère que ces planètes possédaient autrefois des anneaux massifs similaires à ceux de Saturne qu’elles auraient, par la suite, perdus en donnant naissance à leurs satellites. Enfin, ce modèle pourrait aussi s’appliquer à la formation des satellites des planètes terrestres. Et, suivant les calculs réalisés par les chercheurs, dans des cas particuliers, un seul et unique satellite peut se former à partir de l’anneau entourant la planète : c’est le cas pour la Terre avec la Lune, et pour Pluton avec Charon.
Ainsi, il serait possible d’expliquer, grâce au seul mécanisme d’étalement des anneaux planétaires, le phénomène de formation de la grande majorité des satellites réguliers de notre système solaire.

Vue d’artiste de la planète Uranus et d’une partie de son système de satellites naturels à l’époque où celle-ci aurait eu des anneaux massifs. Le bord externe des anneaux, riche en poussières, est le lieu de formation des nouveaux satellites. Le bord interne des anneaux tombe dans l’atmosphère de la planète.
© Graphic design : Frédéric Durillon/www.animea.com
 

Ces résultats suggèrent que les anneaux planétaires pourraient être un phénomène déterminant dans l’apparition des satellites autour des planètes. À terme, et grâce à la compréhension plus détaillée du mécanisme de formation de ces anneaux, les chercheurs pourraient donc aboutir à un modèle unifié de formation des satellites.

Ce travail est le fruit d’une coopération entre le laboratoire Lagrange (Université Nice Sophia Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur) et le laboratoire AIM (Université Paris Diderot, CEA, CNRS).
Les calculs numériques ont été rendus possibles grâce au soutien financier du programme laboratoire d’excellence (LabEx) UnivEarthS.

[1] Les satellites réguliers sont les satellites qui orbitent dans le plan de l’équateur de la planète à laquelle ils sont associés.

[2] La limite de Roche équivaut à environ 2,5 fois le rayon de la planète. Lorsque les anneaux d’une planète s’étendent jusqu’à atteindre cette distance, ils deviennent instables et forment des agrégats capables de se coller les uns aux autres pour donner naissance à un satellite qui se détachera par la suite de l’anneau.

Référence :
A. Crida and S. Charnoz
Formation of Regular Satellites from Ancient Massive Rings in the Solar System, Science, Nov/30/2012.

Contacts presse :
CEA : Coline Verneau – 01 64 50 14 88 – Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Observatoire de la Côte d’Azur : Marc Fulconis – 04 92 00 19 70 - Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

 

 

Un an en Antarctique !

 

 

 Crédits photo : Eric Aristidi

Rien ne la prédestinait à partir s’isoler une année entière en Antarctique. Et pourtant, Hélène Faradji, directrice de recherche en neurophysiologie au CNRS, responsable du service partenariat et valorisation de la délégation CNRS de la Côte d’Azur jusqu’en juin 2012, partira en novembre pour rejoindre la station franco-italienne Concordia, en Antarctique, où elle restera douze ou treize mois... Cette base est située sur le Dôme C, un plateau du pôle Sud à 3233 m d’altitude.

L’Unité Lagrange, l’un des trois laboratoires de l’Observatoire de la Côte d’Azur, est très impliquée dans le projet Arena de développement d’un observatoire astronomique international en Antarctique. Quand l’unité Lagrange, par la voix du chercheur Nicolas Epchtein, lui propose de partir en Antarctique, Hélène Faradji n’hésite pas. « Les opportunités ne se présentent qu’une fois », explique-t-elle. Après avoir passé des tests médicaux et psychologiques qui ont confirmé sa capacité à remplir cette mission de l’extrême, elle accepte la responsabilité de faire fonctionner le programme d’observation ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets). L’objectif de ces travaux de recherche est de détecter des planètes extra-solaires.

Hélène Faradji devra manier les télescopes, s’assurer de leur bon fonctionnement, récolter les images, contrôler leur qualité et traiter les données. « Le site de Concordia est isolé du monde, je ne pourrai pas transmettre les données récoltées et il n’est pas possible d’attendre 12 mois pour commencer à les exploiter. »

Hélène Faradji fera donc partie d’une équipe de quinze « hivernants » qui passeront une année entière au Pôle Sud où la température moyenne est de -70° en hiver et -30° en été. Cette équipe est composée de scientifiques, de médecins, de techniciens (mécanicien, plombier, informaticiens, cuisinier...). La présence de femmes est peu fréquente en ces lieux hostiles, mais cette année elles seront 5 pour résister aux rigueurs de l’Antarctique !!
 

Communiqué de presse

Lundi 29 octobre 2012, 11h
International Low Frequency Array Telescope
Observatoire de Paris, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS

Un trou noir supermassif souffle
une bulle géante de gaz chaud

Utilisant le nouveau radiotélescope européen LOFAR (Low Frequency Array), des astronomes - dont les chercheurs de l’Observatoire de Paris, de l’Observatoire de la Côte d’Azur et du CNRS - ont obtenu l’une des meilleures images réalisées d’une bulle géante de plasma soufflée par un trou noir supermassif. Les observations ont été effectuées dans le domaine radio basses fréquences, entre 20 et 160 mégahertz (MHz), soit des longueurs d’onde entre 2 et 15 mètres. Au final, l’image montre comme un gigantesque ballon rempli de plasma émetteur radio. Les dimensions de l’objet dépassent celles d’une galaxie toute entière observée dans le visible.
Les trous noirs sont des objets si massifs qu’ils attirent toute matière et lumière. Certains sont actifs et absorbent du gaz et des étoiles de leur environnement. Cependant, une partie de cette matière ne tombe pas dans l’astre. Elle est expulsée en jets de particules, accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière. Lorsque les jets ralentissent, ils créent une bulle de gaz chaud, qui peut aller jusqu’à englober la galaxie-hôte. Invisible aux télescopes optiques, cette émission diffuse est extrêmement lumineuse aux basses fréquences.

Le télescope LOFAR utilise près de 50 000 antennes très simples (dipôles) réparties en une cinquantaine de stations aux Pays-Bas, en Allemagne, au Royaume-Uni, en Suède et en France (station de radioastronomie de Nançay, unité de l’Observatoire de Paris et du CNRS, Cher, région Centre, près d’Orléans). Cet instrument unique est ainsi déployé sur des distances qui atteignent, parfois, plus de mille kilomètres.
Le résultat publié dans la revue européenne Astronomy & Astrophysics souligne le potentiel du réseau de LOFAR. Ces observations montrent les liens qui unissent le trou noir central super-massif, la galaxie qui l’héberge et leur environnement. Comme les espèces vivantes en symbiose, une galaxie et son trou noir mènent une existence intimement liée. La galaxie et son environnement alimentent le trou noir en gaz. En retour le trou noir renvoie de l’énergie, sous forme de puissants jets de particules, réchauffant la matière environnante. Les scénarios récents de formation de galaxies suggèrent que ce processus contrôle en réalité la formation stellaire dans les amas de galaxies.

 

Image en fausses couleurs de la galaxie M 87. La lumière visible apparaît en blanc et bleu (données Sloan Digital Sky Survey SDSS). L’émission radio enregistrée par LOFAR est codée en jaune-orangé. Au centre, l’émission radio très intense provient du jets de particules propulsé par le trou noir supermassif.

(LOFAR / Astron / MPA / Observatoire de Paris / Observatoire de la Côte d’Azur / CNRS)

 

L’image a été obtenue pendant la phase de tests préliminaires du radiotélescope LOFAR. Il s’est agi de pointer - en combinant numériquement les signaux des différents dipôles, non pas en orientant physiquement les antennes – la galaxie elliptique géante Messier 87 située au centre de l’amas de galaxies de la Vierge. Cette galaxie géante est 2000 fois plus massive que la Voie lactée et abrite en son sein l’un des plus gros trous noirs connus , ayant une masse atteignant près de six milliards de soleils. Il engloutit l’équivalent de la masse de la planète Terre en quelques minutes. Cette matière est convertie, pour l’essentiel, en jets de particules ultrarapides et, pour le restant, en rayonnement intense. Ces observations illustrent la violence des interactions entre les trous noirs supermassifs et leur environnement.
 

Collaboration

Ces travaux ont été menés par Francesco de Gasperin, du Max Planck Institute for Astrophysics Garching (Allemagne). Les coauteurs français sont : Cyril Tasse chercheur postdoctoral et Wim van Driel astronome, de l’Observatoire de Paris (laboratoire GEPI), ainsi que Chiara Ferrari, astronome adjointe à l’Observatoire de la Côte d’Azur (unité de recherche Lagrange) et Giulia Macario, chercheuse post-doctorat à l’Observatoire de la Côte d’Azur (laboratoire Lagrange).

Référence

L’étude M 87 at metre wavelengths : the LOFAR picture, est parue dans Astronomy & Astrophysics
 

http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201220209


Contacts 

Observatoire de Paris

  • Cyril Tasse | chercheur post-doctorant | GEPI | Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. | +33 (0)1 45 07 79 90 [Actuellement au SKA South Africa Project Office, au Cap en Afrique du Sud]
  • Wim van Driel | astronome | GEPI | Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. | +33 (0)1 45 07 77 31 

Observatoire de la Côte d’Azur

Chiara Ferrari | astronome adjointe | Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. | +33 (0)4 92 00 30 28

Max Planck Institute for Astrophysics

Francesco De Gasperin | MPA | Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. | +49 89 30000 2196
 

Radboud University and ASTRON

Heino Falcke | Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. | +31 24-36-52020.
 

ASTRON

Femke Boekhorst, PR & Communication | Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. | + 31 521 595 204

 

LOFAR en Europe et en France


LOFAR est un instrument révolutionnaire capable de détecter les ondes radio avec des longueurs d’ondes allant jusqu’à 30 mètres. Ces ondes radio sont normalement générées par de nombreuses activités humaines telles que la radio-diffusion, les signaux radar ou les communications par satellite. Elles sont également émises dans l’espace lointain par des objets exotiques tels que trous noirs, étoiles à neutrons en rotation et supernovae. Pour détecter ces ondes, LOFAR utilise des milliers d’antennes réparties dans toute l’Europe et combine les signaux dans un super-calculateur situé aux Pays-Bas. Une centaine de Gigabit de données par seconde est analysée en temps réel afin de fournir les images les plus détaillées jamais réalisées dans ce nouveau domaine d’énergie.


L’utilisation de LOFAR est coordonnée par ASTRON, l’institut néerlandais de radioastronomie, pour un consortium composé des Pays-Bas, de l’Allemagne, du Royaume-Uni de la Suède et de la France. L’observatoire de Paris, l’Observatoire de la Côte d’Azur, le LPC2E à Orléans, et la station de radioastronomie de Nançay sont directement impliqués dans l’utilisation et le développement de LOFAR et des précurseurs de SKA. En particulier, les laboratoires de l’Observatoire de Paris (GEPI/LESIA) et de l’Observatoire de la Côte d’Azur (Lagrange) sont impliqués dans l’exploitation scientifique de LOFAR (relevés extragalactiques, univers transitoire). L’imageur de LOFAR, qui est l’équivalent d’une optique adaptative numérique, est une pièce maîtresse nécessaire à son fonctionnement et a été presque entièrement développé à l’observatoire de Meudon. Beaucoup de solutions instrumentales et numériques développées pour LOFAR seront vitales pour les futurs projets de radiotélescopes comme le Square Kilometre Array (SKA).


En parallèle à l’exploitation scientifique de LOFAR, l’OP(USN,LESIA,GEPI,LERMA) et le LPC2E, en collaboration avec plusieurs autres laboratoire français et équipes européennes, ont développé un concept de "super station LOFAR" (LSS). Il s’agit d’une extension géante de la partie basses fréquences de LOFAR, à Nançay, qui pourra être utilisée conjointement avec LOFAR ou comme un instrument autonome, avec comme atout majeur une très grande sensibilité instantanée. Le design en a été réalisé dans le cadre d’un contrat ANR, le prototype construit à l’été 2012 est en test sur le ciel, et les financements pour la construction de l’instrument - renommé NenuFAR - sont activement recherchés.


En savoir plus
 

  • Communiqué de presse, 31 mai 2011

Inauguration, à Nançay, de la station française du radiotélescope européen LOFAR
La France partenaire du plus grand réseau d’antennes astronomiques du monde
http://www.grandpublic.obspm.fr/Ina...
 

  • Communiqué de presse national, mardi 1 février 2011

LOFAR, le plus grand réseau européen en radioastronomie, obtient des images à haute résolution du jet d’un quasar
http://www.grandpublic.obspm.fr/LOF...
 

 

Euclid à l’assaut de la face sombre de l’Univers

Le comité des Programmes Scientifiques (SPC) de l’Agence spatiale Européenne (ESA) a approuvé officiellement le démarrage de la phase de construction de la mission spatiale Euclid le 20 juin. Euclid étudiera l’Univers sombre avec une précision inégalée, traquant la distribution et l’évolution de la matière et de l’énergie sombre. Cette approbation est la phase finale d’un long processus de sélection dans le cadre du programme Vision Cosmique de l’ESA (2015-2025). Une équipe de chercheurs et d’ingénieurs du laboratoire Lagrange (OCA, CNRS, UNS) de l’Observatoire de la Côte d’Azur est impliquée dans cette mission spatiale. Le lancement d’Euclid est prévu au second trimestre 2020.

EUCLID

Vue d’artiste d’Euclid (crédit : C. Carreau/ESA)

La mission Euclid a été conçue et optimisée pour répondre à l’une des questions clés de la cosmologie moderne : comprendre la raison de l’expansion accélérée de l’Univers découverte en 1998 et récompensée par le Prix Nobel de Physique en 2011. Cette découverte a motivé l’introduction d’une composante d’énergie sombre, qui représenterait 73% du contenu de l’Univers, en sus de 23 % de matière sombre, dont on observe les effets à grande échelle. Une autre alternative consisterait à interpréter cette accélération comme une manifestation d ‘effets gravitationnels imprévus par la théorie standard de la gravitation, la relativité générale. Euclid permettra, grâce à des relevés d’une majeure partie du ciel, d’effectuer une cartographie à trois dimensions inégalée en taille et profondeur de la distribution des galaxies ainsi que de la matière noire. Deux méthodes principales seront mises en œuvre pour tenter de comprendre la nature de l’énergie noire, mesurant respectivement le cisaillement gravitationnel et les oscillations baryoniques (cf. communiqué de presse CNES/INSU/CEA).

Environ un millier de scientifiques de 100 instituts européens et américains appartiennent au Consortium Euclid qui constitue aujourd’hui la plus grande collaboration dans le domaine de l’astronomie. Ce consortium, piloté par Yannick Mellier de l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP), délivrera deux instruments à l’ESA : un imageur dans le visible (VIS), ainsi qu’un imageur spectrographe dans le proche infrarouge (NISP), qui équiperont un télescope de diamètre 1.2m. Ces instruments de pointe, équipés de caméras infrarouges à grand champ, vont permettre d’acquérir une quantité énorme de données de qualité exceptionnelle sur une grande fraction du ciel. L’analyse de ces données requerra de colossales ressources informatiques et sera orchestrée par le Segment Sol Scientifique (SGS), comprenant des centaines de scientifiques dans toute l’Europe. Au niveau français, une dizaine de laboratoires soutenus par le CNES constituent le fer de lance du consortium et ont largement contribué par des études approfondies à la sélection d’Euclid.

Une équipe de chercheurs et d’ingénieurs du Laboratoire Lagrange (OCA, CNRS, UNS) de l’Observatoire de la Côte d’Azur est fortement impliquée dans la préparation de l’exploitation scientifique de la mission. Ils s’intéressent en particulier aux signatures imprimées par l’énergie sombre sur les amas de galaxies, les structures gravitationnellement liées les plus massives de l’Univers. En effet, cette énergie va influencer l’évolution du nombre d’amas en fonction de leur masse et de leur distance, ainsi que leur tendance à se regrouper dans l’Univers. « Euclid permettra de détecter des dizaines de milliers d’amas de galaxies, jusqu’à des époques auxquelles l’Univers avait à peine un quart de son âge actuel » explique Sophie Maurogordato, chercheur au CNRS, chargée de coordonner avec Andrea Biviano de l’Observatoire de Trieste, le groupe du Segment Sol d’Euclid dédié aux amas de galaxies. Puis elle précise que « les comptages d’amas dépendent de l’énergie sombre de deux manières : d’une part celle-ci agit directement sur l’expansion de l’Univers et va donc affecter la croissance du volume avec le temps ; d’autre part elle va tendre à contrebalancer l’effet de la gravité et affecter le taux de croissance des structures. En comparant les résultats obtenus par cette approche aux méthodes sensibles uniquement au taux d’expansion comme les oscillations baryoniques (BAO), Euclid permettra de tester si notre théorie de la gravité, basée sur la Relativité Générale, est suffisante pour expliquer l’accélération de l’Univers. »

Contacts
Contacts Locaux :
Sophie Maurogordato
Responsable de l’Equipe Galaxies et Cosmologie, Laboratoire Lagrange, OCA/CNRS/UNS
Tel : +33 4 92 00 31 50
Email : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Cyrille Baudouin
Responsable de la communication Observatoire de la Cote d’Azur
Tel : +33 4 92 00 19 70
Email : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Contacts Internationaux :

Yannick Mellier (Euclid Consortium Lead)
Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, France
Phone : +33 1 44 32 81 40

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

Bob Nichol (EC Communications Lead)
ICG, University of Portsmouth, Portsmouth, UK
Phone : +44 (0)23 9284 3117
Mobile : +44 (0)7963792049
Email : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
Twitter : robertcnichol

Communiqués de Presse :

Le communiqué de presse de l’ESA

Le communiqué de presse du CNES/INSU/CEA

Informations complémentaires

1- Les laboratoires du CNRS participant au consortium Euclid sont les suivants :
Astrophysique Instrumentation et Modélisation (Université Paris Diderot /CEA/CNRS) AstroParticules et Cosmologie (Université Paris Diderot / CNRS/CEA / Observatoire de Paris) Centre de Physique des Particules de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS) Institut d’Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie/CNRS) Institut d’Astrophysique Spatiale (UIniversité Paris-Sud/CNRS) Institut de Physique Nucléaire de Lyon (Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS) Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (Université Toulouse 3 - Paul Sabatier/CNRS) Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS) Laboratoire Lagrange (Observatoire de la Côte d’Azur/CNRS/Universite de Nice Sophia Antipolis) Centre de Calcul de l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (CNRS)

2- La mission EUCLID
Euclid est une mission de classe M. Elle fait partie du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l’ESA. Euclid est un télescope spatial de 1,2 mètre et sera situé au second point de Lagrange du système Terre-Soleil. Il effectuera deux sondages principaux du ciel pendant au moins 5 ans. Le sondage « large » couvrira 40% du ciel et a pour objectif la cartographie des emplacements et des formes de milliards de galaxies. Le champ profond d’Euclid couvrira une zone du ciel correspondant à environ 100 fois le taille de la pleine Lune (ou 15 000 fois plus grand que le Hubble Ultra Deep Field), avec une profondeur sans précédent. La combinaison de la profondeur et de l’importante zone du ciel couverte permettra à Euclid de détecter des sources très rares comme des quasars à très grands redshifts et peut être les premières galaxies à s’être formées.
Euclid a officiellement été sélectionné pour voler en octobre 2011 avec le Consortium Euclid retenu le 20 juin 2012 pour aider à la construction d’Euclid. Pour la mission Euclid, l’ESA fournira le satellite (construit sous contrat par des industriels), le lancement sur une fusée Soyuz depuis la base de Kourou en Guyane, l’exploitation pour au moins 6 ans et les archives de la mission. Le Consortium Euclid fournira les instruments scientifiques pour Euclid (VIS et NISP), les logiciels de traitement des données et d’analyses scientifiques ainsi que le pilotage scientifique de la mission. Le consortium est composé de près de 1000 scientifiques provenant de centaines d’institutions en Allemagne, en Autriche, au Danemark, en Espagne, en Finlande, en France, en Italie, au Pays-Bas, au Portugal, en Norvège, en Roumanie, au Royaume-Uni et en Suisse ainsi que des contributions de laboratoires aux Etats-Unis.

3- L’Univers sombre
Depuis bientôt 80 ans maintenant, les astronomes connaissent l’existence de la « matière noire », matière qui ne rayonne pas ou ne réfléchit pas la lumière et qui ne peut être détectée qu’à travers son influence gravitationnelle. Les scientifiques ne savent toujours pas la véritable nature physique de la matière noire, mais son existence a été confirmée à de nombreuses reprises au cours des dernières décennies. En 1999, des astronomes ont trouvé des indices de la présence d’un élément encore plus étrange de l’Univers sombre, à savoir « l’énergie noire » qui semble être à l’origine de l’expansion de plus en plus rapide de l’Univers. Cette « Energie noire » représente les trois quarts du volume énergétique global de l’Univers ; trois fois l’énergie associée à la matière noire et vingt fois l’énergie de la matière normale comme les atomes. Les idées sur ce qu’elle pourrait être sont nombreuses, mais jusqu’à présent, aucune explication sur la nature de cette mystérieuse substance de l’Univers n’est satisfaisante. Les astrophysiciens pensent que la découverte de sa véritable nature révolutionnera la physique fondamentale et notre connaissance des lois fondamentales de la physique de la nature.

*Cette annonce a été réalisée à partir du communiqué de presse CNRS-CEA-CNES-UPMC du 20-6-12 intitulé » Feu vert pour la mission spatiale Euclid.

Euclid_PR_OCA_final.pdf

5-6 juin 2012

Passage de Vénus devant le Soleil
Un nouvel instrument. Une expédition scientifique française.

C’est la dernière occasion du siècle. Le 5-6 juin 2012, la planète Vénus passe devant le Soleil. Un phénomène rare et riche en informations sur l’atmosphère de « l’Étoile du berger ». Les astronomes du monde entier se mobilisent pour l’observer depuis l’Asie, le Pacifique, l’Amérique… Parmi eux, les Français prévoient des observations inédites et se préparent à partir en expédition, dans le sillage d’illustres prédécesseurs tels que James Cook, Cassini de Thury au XVIIIe siècle ou Jules Janssen au XIXe. Neuf télescopes mobiles, cinq grands observatoires solaires et six satellites sont impliqués. Enjeu : préfigurer la quête des autres mondes, lointains et habitables. Aux origines de cette mobilisation, deux chercheurs de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire de la Côte d’Azur ont conçu spécialement un instrument original – le cythérographe.

Lever d'un croissant de Vénus sur le Soleil lors du passage de 2004

Lever d’un croissant de Vénus sur le Soleil lors du passage de 2004.
(© Sylvain et André Rondi, 2004)

L’opportunité est exceptionnelle. Les passages de Vénus devant le soleil n’ont lieu que par paires séparées de huit ans, à plus d’un siècle d’intervalle. Les dernières occurrences se sont produites : en 1761 et 1769, 1874 et 1882, puis le 8 juin 2004. À chaque fois, les équipes de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire de Nice se sont trouvées étroitement associées aux campagnes internationales et aux expéditions maritimes mises en œuvre. Les noms de James Cook (1728-1779), César-François Cassini de Thury (1714-1784), Guillaume Le Gentil de la Galaisière (1725 - 1792), Jules Janssen (1824-1907) ou Henri-Joseph Perrotin (1845–1904) les ont brillamment illustrées. En 2004 encore, le passage de Vénus devant notre étoile a donné lieu à une opération pédagogique sans précédent. Pilotée par l’Institut de mécanique céleste et de calculs des éphémérides de l’Observatoire de Paris, elle a permis de reproduire la mesure de la dimension du Système solaire et a rencontré un véritable succès populaire. Pour la première fois également, des informations originales sur l’atmosphère de Vénus ont été obtenues et ont donné lieu à une collaboration entre deux chercheurs de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire de la Côte d’Azur. Ils ont décidé de poursuivre l’aventure scientifique en 2012.

Cette année en effet, Vénus s’apprête à glisser une nouvelle fois devant le disque brillant du Soleil, mardi 6 juin de 0h10 à 6h50 heure légale française. Par conséquent, en métropole, le spectacle sera réduit à la dernière heure du processus, au lever du Soleil. Les territoires et départements d’outremer dans l’océan Pacifique seront aux premières loges. La Nouvelle-Calédonie ainsi qu’en Polynésie, les îles de Tahiti et des archipels Wallis-et-Futuna, Tuamotu ou des Marquises en profiteront pleinement. Attention toutefois à respecter scrupuleusement les précautions d’observation du Soleil
(voir l’encadré en fin de communiqué).

Une expédition scientifique sur mesure

Pour cette occasion exceptionnelle, les scientifiques rejoindront les régions du Pacifique, de l’Asie ou d’Amérique. L’objectif est pour eux d’acquérir des données inédites, jusque-là considérées comme inaccessibles, sur la partie de l’atmosphère vénusienne qui s’étend au-dessus des nuages, à 70 kilomètres du sol. C’est un élément essentiel mais toujours mal connu de la climatologie de Vénus. Cette planète jumelle de la Terre, comparable en taille et en masse, a pour autant évolué très différemment : un effet de serre redoutable entraine des températures allant jusqu’à 465°C en surface, propres à fondre l’étain et le plomb. La jeunesse apparente de sa surface, la couleur même de ses nuages, demeurent inexpliquées.

Pour mener à bien cette mission, une panoplie d’instruments déployés sur Terre et dans l’espace permettra d’étudier simultanément l’atmosphère de Vénus, observée par transparence sur le disque solaire. L’anneau lumineux intense, l’« auréole », qui entoure Vénus au début et à la fin du passage, sera étudié pour la première fois dans différentes longueurs d’onde.

En savoir plus sur les exoplanètes

Au-delà des informations capitales apportées par ces observations coordonnées, les chercheurs auront ici l’opportunité d’acquérir, avec l’atmosphère de Vénus, une référence qui leur servira à l’étude de celle des exoplanètes. En effet, en passant devant le Soleil, l’Etoile du berger simule une planète extrasolaire de taille terrestre, en transit devant son étoile. Les satellites CoRoT du Cnes et Kepler de la Nasa ainsi que les télescopes au sol dont ceux de l’ESO ont déjà détecté plus de 750 de ces exoplanètes1, tournant autour d’étoiles proches de la nôtre. Mais connaître la distance de la planète à son étoile n’est pas une donnée suffisante pour déterminer si la vie y est possible. Caractériser les atmosphères permet de franchir une autre étape dans la connaissance de ces nouveaux mondes.

Et c’est bien cette étape-là que s’attache à préparer la collaboration mise en place par Thomas Widemann de l’Observatoire de Paris et Paolo Tanga de l’Observatoire de la Côte d’Azur.

Neuf cythérographes

Dans ce but, les deux scientifiques ont mis au point un modèle original de lunettes astronomiques, baptisé cythérographes, du nom de Cythère, l’île grecque sanctuaire d’Aphrodite en mer Égée, entre Péloponnèse et Crète. D’un diamètre de 9 centimètres, elles sont produites en neuf exemplaires, pour un coût de 1 400 € l’unité. L’Observatoire de Paris, l’Observatoire de la Côte d’Azur, le CNRS, l’Agence spatiale européenne – ESA et l’université Paris-Diderot ont contribué à leur financement.

Les instruments sont conçus sur le principe du coronographe, mis au point par Bernard Lyot en 1930, afin de masquer la lumière éblouissante du Soleil. Ils sont adaptés à la dimension de Vénus et à l’auréole qui se forme à l’approche du passage. Afin de prendre en compte l’effet des brumes de l’atmosphère de Vénus tel que l’a révélé la mission Venus Express de l’Agence spatiale européenne - ESA, chaque instrument fonctionnera dans un intervalle spectral différent. Les cythérographes, fabriqués et assemblés à l’Observatoire de la Côte d’Azur, seront mis en station dans des régions bien choisies (Svalbard en Europe, Extrême-Orient, Asie centrale, côte ouest des Etats-Unis et Australie) par des équipes expérimentées, chaque station fonctionnant de manière autonome.

Le cythérographe pour l’observation du passage de Vénus en 2012
(© Paolo Tanga/Lagrange/Observatoire de la Côte d’Azur).

 
L’expédition scientifique

Equipés de cythérographes, les participants à l’expédition Venus Twilight Experiment (« expérience du crépuscule sur Vénus »), iront se baser à :

  • L’observatoire solaire d’Haleakala, Maui, Hawaii
  • L’observatoire Pirka à Nayoro, île d’Hokkaido, Japon
  • Le lieu-dit Moondara près de Mount-Isa, Nouvelles-Galles du Sud, Australie
  • L’Observatoire astronomique Tien Shan, Almaty, Kazakhstan
  • L’Observatoire solaire d’Udaipur, Rajasthan, Inde
  • Une station mobile à Longyearbyen, île de Svalbard, Norvège, océan Arctique
  • L’Observatoire Lowell, Flagstaff, Arizona
  • Une station mobile à Nuku Hiva, îles Marquises
  • L’Observatoire Khurel Togout, Oulan-Bator, Mongolie, avec un autre type de lunette

Parallèlement, des études utilisant de grands télescopes existants seront menées depuis les sites des observatoires professionnels de Sacramento Peak (Nouveau-Mexique), Kitt Peak (Arizona), Haleakala (Hawaii), Udaipur (Inde) et Yunnan (Chine). Parmi les techniques de pointe utilisées, la spectro-imagerie de Fabry-Pérot et l’optique adaptative permettront de percevoir des détails de 20 kilomètres dans l’atmosphère de Vénus.

Le dispositif sera complété par les données de cinq satellites en orbite autour de la Terre et de Vénus : Venus Express (ESA), le télescope euro-américain Hubble (ESA/NASA), Hinode (Solar B) de l’Agence spatiale japonaise (JAXA), Picard du Cnes et Solar Dynamics Observatory SDO de la Nasa. Enfin, même la sonde euro-américaine Cassini en orbite autour de Saturne sera mise à contribution. Car, coïncidence des éphémérides, un passage de Vénus devant le Soleil sera également visible… depuis Saturne en décembre 2012.

Nouvelles visées scientifiques

Cette épopée permettra de tester les futures techniques d’analyse de la structure, de la composition et de la dynamique de l’atmosphère d’un tel astre de dimensions comparables à celles de la Terre. Les recherches sur les exoplanètes aboutiront dans un proche futur à la mise en évidence de planètes de taille comparable à celle de Vénus ou de la Terre dans leur zone habitable. Or, ces deux corps sont des planètes sœurs, presque semblables mais ayant évoluées différemment. Si Vénus était une exoplanète en transit, que verrions-nous de ses caractéristiques physiques ? De sa composition chimique ? Quelles mesures seraient sujettes à interprétation ? L’objectif est de découvrir la signature spectrale de l’atmosphère de Vénus, et tester la limite de détection de ses constituants atmosphériques qui nous sont déjà connus.

Ces travaux prépareront la mission Exoplanet Characterization Observatory Echo, proposée à l’ESA pour un lancement en 2024. La fusée Soyouz décollera de Guyane et emportera le télescope de 1,26 mètre de diamètre. Le but visé sera de sonder la physique et la chimie des atmosphères d’un échantillon significatif et représentatif d’une centaine d’exoplanètes qui incluront : jupiters chauds, neptunes glacées et super-terres tempérées.

En attendant, les prochains passages de Vénus devant le Soleil se produiront les 11 décembre 2117 et 8 décembre 2125.

Attention
Rappelons au public - et aux enfants - qu’il convient de ne jamais regarder le Soleil ni à l’œil nu, ni qui plus est à travers une paire de jumelles, une lunette ou un télescope. Les lésions sur la rétine sont irrémédiables et instantanés. Il est incontournable d’utiliser des lunettes « à éclipse » récentes, de qualité et certifiées CE.

Collaboration

Les chercheurs français impliqués dans l’expédition pour l’observation du passage de Vénus le 5-6 juin 2012 appartiennent :

  • Au département LESIA2 et à l’IMCCE3 de l’Observatoire de Paris
    (Thomas Widemann, François Colas, Frédéric Vachier, Jérôme Berthier, Pedro Machado, Sylvain Bouley, Lucie Maquet, Vincent Coudé du Foresto)
  • Au laboratoire Lagrange4 de l’Observatoire de la Côte d’Azur
    (Paolo Tanga)
  • Au Télescope Canada-France-Hawaii CFHT
    (Christian Veillet)

Notes

1Voir le site http://exoplanet.eu/. Mis à jour régulièrement, il répertorie toutes les exoplanètes connues et confirmées.
2Le Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique LESIA est un département de l’Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS, à l’Université Pierre et Marie Curie et à l’Université Paris Diderot.
3L’Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides IMCCE est un institut de l’Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS, à l’Université Pierre et Marie Curie et à l’Université Lille 1.
4Le laboratoire Lagrange est une unité mixte de recherche de l’Observatoire de la Côte d’Azur dont les tutelles sont : l’Université de Nice Sophia Antipolis, le CNRS et l’OCA.


Référence

Sunlight refraction in the mesosphere of Venus during the transit on June 8th 2004, paru en mars 2012 dans la revue Icarus.

Pour en savoir plus

The Venus Twilight Experiment sur le site de l’Observatoire de la Côte d’Azur : images ou petits films de l’auréole seront rapidement mis en ligne sur le wiki du site.

2012 : le passage de Vénus devant le Soleil sur le site de l’IMCCE - Observatoire de Paris.

Histoire des passages : XVIIe, XVIIIe et XIXe siècles, avec notamment une animation montrant les observations de Jules Janssen en 1874 au Japon avec son revolver photographique.

The Transit of Venus - 5-6 June 2012 sur le site d’Europlanet avec des interviews de chercheurs européens.

 

Dossier de presse

Télécharger le dossier de presse (format pdf 37 Mo) distribué aux journalistes lors de la conférence de presse tenue le mardi 15 mai 2012, à l’Observatoire de Paris.

Contacts chercheurs

Observatoire de Paris
Thomas Widemann
Maître de conférence UVSQ
LESIA
+33 (0) 1 45 07 77 38
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Observatoire de la Côte d’Azur
Paolo Tanga
Astronome adjoint
Laboratoire Lagrange
+33 (0)4 92 00 30 42
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Contacts presse

Observatoire de Paris
Frédérique Auffret
+33 (0) 1 40 51 20 29
+33 (0) 6 22 70 16 44
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Observatoire de la Côte d’Azur
Cyrille Baudouin
+33 (0)4 92 00 19 70
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Retrouvez ce communiqué et les images d’illustration couleur en haute définition sur :

http://www.grandpublic.obspm.fr

MATISSE : vers un nouveau regard au VLTI.

Le projet MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment), instrument de seconde génération du VLTI (Very Large Telescope Interferometer) vient de franchir une étape décisive : le passage de la revue finale de conception (« Final Design Review » ou FDR). Cette revue, qui s’est tenue à l’ESO (European Southern Observatory) les 25-26-27 avril, s’est déroulée avec succès, initiant l’étape de construction de l’instrument. Le Consortium MATISSE, chargé de concevoir, réaliser et tester cet instrument de seconde génération du VLTI est piloté par l’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA), et regroupe plusieurs instituts européens1. MATISSE pourra combiner les faisceaux de 4 télescopes en mode interférométrique dans l’infrarouge moyen. Il permettra ainsi de réaliser des images à des résolutions angulaires inégalées dans un domaine de longueur d’onde très peu exploité en interférométrie optique. Cette avancée instrumentale permettra de porter un regard nouveau sur les disques protoplanétaires, au sein desquels se forment les planètes, ou bien encore sur les noyaux actifs de galaxie et notamment les régions les plus proches du trou noir central.

Le VLT est un ensemble de 4 télescopes de 8 mètres de diamètre, opéré par l’ESO, localisé sur le Cerro Paranal dans le désert chilien de l’Atacama, auxquels peuvent s’adjoindre 4 télescopes auxiliaires repositionnables (AT) de 1.80 m. Dans sa version interférométrique, le VLT permet de faire interférer les faisceaux provenant de plusieurs télescopes ; il devient alors le VLTI : le Very Large Telescope Interferometer.
Les détails astrophysiques révélés par le VLTI sont équivalents à ceux qu’obtiendrait un télescope virtuel de 200 mètres de diamètre (la distance séparant les 2 stations les plus éloignées des ATs). La technique d’interférométrie offre la possibilité d’observer des détails astrophysiques inaccessibles avec les télescopes classiques. Cependant, une mesure interférométrique ne fournit qu’une partie de l’information de l’objet observé, comme si le télescope de 200 mètres était « troué ». Une observation interférométrique ne donne donc pas accès à une image directe obtenue avec un télescope monolithique mais à un ensemble d’observables issues de la mesure des franges d’interférences. La reconstruction d’image fait appel à un processus d’inversion. Pour obtenir la totalité de l’information sur l’objet, il faut « combler les trous » en multipliant les configurations utilisées pour combiner les télescopes. Ceci est possible en déplaçant les télescopes, en utilisant la rotation de la Terre sur elle-même, et/ou en augmentant le nombre de télescopes recombinés.
Actuellement, deux instruments ouverts à la communauté permettent de combiner respectivement 2 et 3 des télescopes du VLTI dans des bandes spectrales distinctes : MIDI de 8 à 13 microns et AMBER de 1.1 à 2.4 microns, plus un instrument visiteur, PIONIER, qui a servi à expérimenter le mode interférométrique à 4 télescopes du VLTI.
 

Panoramic VLTI - F. Millour (OCA)

Le Very Large Telescope (VLT) est situé sur le Cerro Paranal dans le désert de l’Atacama au Chili et est exploité par l’European Southern Observatory (ESO). L’instrument MATISSE permettra notamment de recombiner les 4 télescopes géants de 8 mètres. (Crédit : F. Millour).
 

Avec l’instrument MATISSE capable de combiner simultanément 4 télescopes, la reconstruction des images devient efficace. De plus les percées astrophysiques attendues de MATISSE se fondent sur l’exploration d’un domaine de longueurs d’onde quasiment inutilisé actuellement en interférométrie optique. Il s’agit du domaine spectral de l’infrarouge moyen, dont les bandes de transmission L, M et N centrées à 3.5, 4.5 et 10.5 microns, révéleront la structure des nuages de gaz et de poussières mais aussi leur composition chimique et minéralogique, grâce à plusieurs signatures spectrales d’intérêt.

La revue finale de conception de MATISSE (FDR) s’est déroulée en deux étapes : la première a concerné les parties optique et cryogénique de l’instrument et s’est tenue les 28 et 29 Septembre 2011, la seconde a concerné l’ensemble de l’instrument et s’est tenue les 25-26-27 Avril 2012. C’est la Division Instrumentale de l’ESO qui décidera de clore officiellement la FDR d’ici 2 à 3 mois sur la base des recommandations positives du Comité de revue. 
Avec la réussite de ces revues, le Consortium MATISSE répond à un double défi conceptuel et technologique, lié d’une part à la combinaison de 4 télescopes, et d’autre part au domaine spectral très particulier de l’infrarouge moyen. Pour observer dans ce domaine spectral contraignant, il a été nécessaire de s’accommoder de l’émission propre des optiques et de notre atmosphère. Ceci a été réalisé par le développement d’un environnement cryogénique pour une partie des optiques de l’instrument, et surtout par d’élaboration de nouveaux procédés d’observation et de calibration.
La fin de l’intégration et des tests, qui se dérouleront sur un site de l’OCA à Nice, est prévue pour l’été 2015. La première lumière de l’instrument et le début de son exploitation sont attendus début 2016.

Note :
1 Laboratoire Lagrange de l’Observatoire de la Côte d’Azur,(CNRS, Université de Nice- Sophia Antipolis) Max Planck Institute for Astronomy (Heidelberg), Max Planck Institute for Radioastronomy (Bonn), NOVA-ASTRON (Dwingeloo) et Leiden Observatory (Leiden), Université de Kiel, Université de Vienne, Observatoire de Konkoly.

Pour en savoir plus :
Lien vers le communiqué INSU
https://www.matisse.oca.eu/

Contacts :
Chercheur :
Observatoire de la Côte d’Azur
Bruno Lopez - Responsable du projet MATISSE
Laboratoire Lagrange
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Presse :
Observatoire de la Côte d’Azur
Cyrille Baudouin - Responsable de la communication
+33 (0) 4 92 00 19 70
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(50000) Quaoar : première détection d’une occultation par un objet transneptunien depuis l’Europe

Quand un objet du Système Solaire passe devant une étoile durant une « occultation », il offre aux astronomes l’opportunité d’obtenir sa taille et sa forme avec précision. Il y a quelques semaines, la détection d’une occultation stellaire par un gros objet Trans Neptunien (évoluant au-delà de la position de Neptune) a été observée pour la première fois depuis le continent européen. L’Observatoire de la Côte d’Azur a joué un rôle crucial dans ce succès. La taille de l’objet dénommé (50000) Quaoar a ainsi été mesurée.

Au cours de leur mouvement dans le ciel, les corps du Système Solaire passent de temps à autre devant une étoile. De telles occultations d’étoiles par des astéroïdes sont très courantes, mais elles sont difficiles à prédire et à observer pour les objets Trans-Neptuniens (évoluant dans la Ceinture de Kuiper au-delà de Neptune) bien plus distants, qui peuplent les parties externes du Système Solaire. Néanmoins, les occultations stellaires se sont avérées être d’une importance fondamentale pour déterminer les caractéristiques de ces objets. Pour cette raison, le succès de l’observation d’une occultation de l’objet (50000) Quaoar le 17 Février 2012 est remarquable. De plus, cette observation constitue la première détection positive depuis l’Europe car jusqu’à présent, les événements positifs avaient tous été observés depuis l’Amérique du Sud.
L’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA) a joué un rôle majeur dans ce succès : P. Tanga (Laboratoire Lagrange, OCA) a pu observer l’événement depuis un site localisé à Tourrette-Levens (à 10 km de Nice). Au même moment, le télescope robotisé TAROT (sous la responsabilité de M. Boer, OCA) situé sur le plateau de Calern, le site d’observation de l’OCA, utilisé par A. Klotz (IRAP, Toulouse) et E. Frappa (réseau Euraster), a permis une observation complémentaire. Deux autres astronomes ont observé l’occultation avec succès : J. Lecacheux (LESIA, Observatoire de Paris, depuis Valensole, Alpes de Haute-Provence) et S. Sposetti (Observatoire de Gnosca, Suisse).

L’observation réelle est seulement la dernière étape de la chaine d’action, car la prédiction de ces événements est une tâche ardue. En effet, l’étoile occultée projette une ombre sur Terre (comme lors d’une éclipse du Soleil), mais la trajectoire exacte de cette ombre à la surface de notre planète est très difficile à déterminer à l’avance. Les mesures précises de position pendant plusieurs semaines/jours précédant l’événement ont permis d’améliorer ces prédictions, notamment grâce à la collaboration de différents groupes tels que ceux dirigés par M. Assafin (Rio de Janeiro, Brésil), R. Behrend (Obs. de Genève, Suisse), et J.-L. Ortiz (Grenade, Espagne), et la coordination établie par B. Sicardy (LESIA, Observatoire de Paris).

Ces observations délicates délivrent des informations précieuses sur les caractéristiques de ces objets transneptuniens. Ainsi, la vitesse de ces objets étant bien connue, en mesurant la durée d’une occultation, on peut déterminer la taille du corps qui occulte l’étoile. Sans l’opportunité de cet événement astronomique, il faudrait connaître la magnitude absolue du corps ainsi que son albédo (fraction de lumière réfléchie par la surface du corps, provenant du Soleil), qui exige le recours à des techniques d’observations complexes (dans l’infrarouge thermique, ou en utilisant la polarimétrie). Mais des complications existent aussi dans le cas d’une occultation. En effet, selon sa chance, un observateur peut se situer seulement à la fin de la trajectoire de l’ombre (il/elle verra alors seulement une brève occultation de l’étoile), ou bien juste au milieu (occultation plus longue), ou bien encore à n’importe quel endroit entre ces deux positions. En pratique, plusieurs observateurs chanceux sont nécessaires pour tracer la silhouette du corps projetée sur le ciel, dans une sorte de théâtre d’ombres chinoises !

La réussite de ces observations constitue donc un succès scientifique car les objets Trans-Neptuniens sont si éloignés et si peu lumineux que les autres techniques ne sont pas capables de fournir des estimations précises de leurs dimensions. Les observations dans l’infrarouge lointain – domaine spectral dans lequel la quantité de radiation thermique peut être reliée à la taille de l’objet – sont très difficiles pour des corps si froids.

Les occultations stellaires et les déterminations directes de diamètre sont précieuses pour notre compréhension des objets lointains du système solaire. Aussi, les indications concernant les formes d’un objet déduites d’une occultation fournissent des informations sur sa structure interne et peuvent permettre de déterminer sa densité. La taille modeste des télescopes utilisés - pour (50000) Quaoar, tous les instruments sont d’un diamètre de 20-40 cm – constitue un avantage supplémentaire et démontre l’efficacité de la technique.
Les perspectives concernant les occultations stellaires sont prometteuses : l’OCA est impliqué activement dans la mission spatiale Gaia de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), qui sera lancée en 2013 et améliorera fortement les prédictions d’occultation grâce à ses mesures extrêmement précises des positions à la fois des étoiles et des corps du Système Solaire.

"Résultat préliminaire de l’occultation de Quaoar observée avec un télescope de 35 cm de diamètre par P. Tanga du Laboratoire Lagrange(UNS, CNRS, OCA). Chaque point correspond à une mesure de luminosité de l’étoile au cours du temps. L’étoile disparaît entre les lignes bleue et verte. La duré de la disparition est d’environ 50 s."
"La prédiction “dernière minute” de l’occultation stellaire pour l’objet (50000) Quaoar. Les deux lignes noires délimitent la trajectoire de l’ombre. Les points verts représentent les positions d’observateurs potentiels. La zone en gris foncé du globe terrestre est dans la nuit au moment de l’événement, tandis que la zone en gris claire correspond au crépuscule du matin."
"Sur cette succession d’images, on distingue l’occultation de l’étoile (au centre) par l’objet Quaoar."

Contact Chercheur : P. Tanga (UMR7293 Lagrange, OCA), email : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Liens intéressants

Bruno Sicardy, prédiction des occultations stellaires par des TNOs

Occultation par Eris, Nov 6, 2010

TAROT et Quaoar

Vénus, une exoplanète en transit dans la zone habitable

Les 5-6 Juin 2012, le passage de Vénus devant le Soleil offre une opportunité exceptionnelle à la communauté scientifique internationale. Les observations simultanées de Vénus à partir de moyens terrestres et spatiaux lors du transit permettront d’observer la partie de l’atmosphère située au-dessus des nuages à 70 km d’altitude. Ces observations permettront d’affiner la modélisation de cette couche atmosphérique, établie à partir des observations du transit de 2004 et qui fait l’objet d’une publication dans la revue Icarus, parue au mois de Mars. Ces résultats sont publiés par une équipe internationale de chercheurs menée par Paolo Tanga, chercheur au Laboratoire Lagrange (UNS, CNRS, OCA) de l’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA). Par ailleurs, les observations de 2012 seront menées au sol grâce à des coronographes réalisés à l’OCA. Dans le contexte actuel de recherches d’exoplanètes, les astronomes espèrent ainsi profiter du transit de Vénus pour affiner les interprétations d’observations de transits de planètes de type terrestre devant leur étoile.

Le passage de Vénus devant le soleil donne l’opportunité d’étudier l’atmosphère de Vénus depuis la Terre. A l’instant où Vénus est en contact avec le bord du soleil, un arc de lumière appelé auréole, à l’intensité variable, souligne la planète du côté opposé. Il s’agit de lumière solaire réfractée au dessus des nuages de Vénus, qui culminent à 70 kilomètres d’altitude. Cette auréole est 10-100 fois plus ténue que la surface visible du soleil. Sa brillance et son étendue sont fonction de la densité et la température des couches atmosphériques traversées. Alors que l’auréole a été décrite par les observateurs depuis 1761, le passage de 2004 est le premier où elle a pu être enregistrée avec une précision exploitable au plan scientifique. « Nous ignorions jusqu’en 2004 que la photométrie de l’auréole pouvait être si aisément observée et s’intégrer dans ces deux problématiques scientifiques, la climatologie de Vénus et la caractérisation des exoplanètes », explique Paolo Tanga du laboratoire Lagrange de l’OCA, qui a conduit l’étude qui vient d’être publiée. « A partir de 3 jeux d’observations de 2004, nous avons pu construire un modèle photométrique complet de l’auréole et le comparer à nos mesures ».

Fig. 2. (à g. ) Vénus (disque gris sombre) vue depuis la Terre, lorsqu’elle se situe à la fois devant le soleil et le fond du ciel. A l’élement de surface dS correspond l’image réfractée dS’ de longueur l and largeur dr′, du fait de la réfraction atmosphérique de Vénus. (à dr.) : Geometrie de la réfraction par l’atmosphère de Vénus, vue de profil. Les dimensions et les angles ont été exagérés pour la clarté de la figure (Tanga et al., 2012).

Mieux détaillées, les observations de l’auréole en chaque point du limbe de Vénus en 2012 permettront aux scientifiques de déterminer si la variabilité des phénomènes observés par Vénus Express, en orbite autour de Vénus depuis 2006, correspondent à des variations fonction du temps ou de la latitude. Comme l’explique T. Widemann, chercheur au LESIA à l’Observatoire de Paris, « A l’instant du passage de Vénus, par l’imagerie de l’auréole à plusieurs longueurs d’onde, nous pourrons mesurer la structure thermique de l’atmosphère moyenne à toute latitude, d’un pôle à l’autre, le long du terminateur, et comparer ces valeurs aux mesures Vénus Express ».

Pour caractériser l’auréole lors du prochain transit en juin 2012, Tanga, Widemann et leurs collègues ont conçu un ensemble de huit coronographes, chacun fonctionnant dans un intervalle spectral différent. Les coronographes, fabriqués et assemblés à l’OCA, seront mis en station dans les régions d’observation du phénomène (Svalbard en Europe, Extrême-Orient, la côte ouest US et l’Australie).

Fig. 3 – Un coronographe conçu spécialement pour l’imagerie à haute résolution spatiale de l’auréole de Vénus à l’immersion et l’émersion est en cours de construction à l’Observatoire de la Côte-d’Azur. Il sera déployé dans les régions d’observation du phénomène (Svalbard en Europe, Extrême-Orient, la côte ouest US et l’Australie). Les observations seront comparées aux données d’observations au sol et spatiales (Vénus Express, HST).

Par ailleurs, ce passage offre la possibilité de caractériser l’atmosphère de Vénus comme celle d’une atmosphère d’exoplanète en transit devant son étoile, aux limites de la zone habitable. Trois mois avant le dernier passage de Vénus devant le soleil du 21e siècle, des scientifiques du monde entier se réunissent cette semaine à l’Observatoire de Paris afin de préparer la campagne, lors d’un atelier international organisé sous l’égide de l’infrastructure de recherche européenne Europlanet et le partenariat Hubert-Curien EGIDE/Sakura franco-japonais.

Les missions Corot et Kepler ont révélé l’existence d’exoplanètes appelées super-Terres, s’approchant de la dimension de la Terre et Vénus. Or, ces deux corps sont des planètes soeurs, presque semblables mais ayant évolué différemment. Si Vénus était une exoplanète en transit, que verrions-nous de ses caractériques physiques ? de sa composition chimique ? Quelles mesures seraient sujettes à interprétation ? T. Widemann précise que l’objectif est de « caractériser la signature spectrale de l’atmosphère de Vénus en transit, et tester la limite de détection de ses constituants atmosphériques, qui nous sont déjà connus ».

Pour T. Widemann, « les passages sont un passionnant marqueur des avancées technologiques siècle après siècle. Au dix-huitième siècle, les chronomètres ont permis la mesure de l’unité astronomique. Au dix-neuvième siècle, la photographie a permis la conservation et l’archivage des observations. Au 21e siècle, nous explorons le phénomène simultanément depuis l’espace et depuis la Terre. Quelle nouvelle approche du passage de Vénus nous réservera le 22e siècle ? »

Fig 1.La lumière solaire réfractée observée durant la sortie du disque de Vénus du soleil, lors du passage de juin 2004 à l’aide (a) du satellite TRACE de la NASA, (b) du télescope DOT de La Palma (c) observé à l’aide d’un coronographe au sol utilisant une lunette de 9 cm d’ouverture (Pasachoff et al. 2011 ; Tanga et al., 2012). Dans (b) on remarque les variations de la dimension et de l’intensité de l’auréole en fonction du temps.

POUR PLUS D’INFORMATION

‘Sunlight refraction in the mesosphere of Venus during the transit on June 8th 2004.’
P. Tanga, T.Widemann, B. Sicardy, J.M. Pasachoff, J. Arnaud, L. Comolli, A. Rondi, S. Rondi, P. Sutterlin 2012, Icarus 218, 207-219.
The paper is available on Astro-ph.

The Venus Twilight Experiment’

Sur le site de l’Observatoire de Paris

Sur le site d’Europlanet

Sur le site d’Astrobio

CONTACT

Thomas Widemann
LESIA
Observatoire de Paris
Meudon, France
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Paolo Tanga
Laboratoire Lagrange
Observatoire de la Côte d’Azur
Nice, France
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