LES PLANÈTES EXTRASOLAIRES

Depuis quelques années de nouvelles planètes ont été découvertes autour d'étoiles proches du système solaire. Elles présentent de nombreuses surprises et en particulier, elles ne sont pas du tout à l'endroit où nous les attendions. La conférence fera le point sur ces découvertes, et donnera quelques conséquences éventuelles sur la possibilité de trouver la vie ailleurs dans l'univers. Le rôle du temps sera tout particulièrement souligné.

VIDEO               CANAL  U           LIEN

(si la video n'est pas accéssible,tapez le titre dans le moteur de recherche de CANAL U.)

Paris, 3 janvier 2013
Un immense disque de galaxies naines autour de la galaxie d'Andromède

La galaxie d'Andromède, la galaxie géante la plus proche de nous, est entourée d'un disque formé par une multitude de petites galaxies naines. Cette structure, extrêmement aplatie, s'étend sur plus d'un million d'années-lumière et semble tourner autour de la galaxie. Elle vient d'être découverte par une équipe internationale à laquelle appartiennent Rodrigo Ibata, de l'Observatoire astronomique de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg)… et son fils, un lycéen âgé de quinze ans. Leur publication est en couverture de la revue Nature du 3 janvier 2013.
La présence de nombreuses galaxies naines autour de grandes galaxies, comme celle d'Andromède ou notre propre Voie Lactée, est connue depuis longtemps : il s'agirait des restes de galaxies plus vastes peu à peu dévorées par leur encombrantes voisines, et que les astronomes imaginaient indépendantes les unes des autres. Cette étude révèle qu'en fait, autour de la galaxie d'Andromède, la majorité d'entre elles sont organisées en une gigantesque structure aplatie de plus d'un million d'années-lumière de long, en rotation sur elle-même.

Cette découverte a été réalisée grâce au relevé PAndAS (Pan-Andromeda Archaeological Survey1), effectué par une équipe internationale entre 2008 et 2011, avec le télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) mais aussi le télescope américain Keck. Ce relevé leur a permis de découvrir et de caractériser un très grand nombre de nouvelles galaxies naines autour d'Andromède. Pour cela, les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique qui consiste à étudier de façon simultanée la brillance et la position des étoiles dans les galaxies naines, ainsi que des modèles de distribution de luminosité des étoiles dans ces galaxies.

La découverte met à mal les différentes théories de formation de galaxies, car celles-ci prévoient que les galaxies grandissent par accumulation de matière noire venant de galaxies naines accrétés de directions aléatoires.

Fait rarissime, l'un des signataires de la publication de Nature est âgé de… quinze ans ! Signataire principal de la publication, Rodrigo Ibata avait fait venir son fils Neil à l'Observatoire astronomique de Strasbourg, où il travaille, pour un stage sur le langage de programmation Python, utilisé pour les modélisations de cette étude. Neil a alors travaillé sur le projet de son père et c'est lui, le premier, qui a mis en évidence la rotation du disque de galaxies naines.

DOCUMENT                CNRS                  LIEN
 

Paris, 25 mars 2010

Une nouvelle preuve de l'accélération de l'expansion de l'Univers grâce à Hubble
Une collaboration européenne, à laquelle participent trois chercheurs de l'Institut d'astrophysique de Paris (CNRS / UPMC, OSU/INSU (1)), vient de confirmer, en utilisant l'effet de lentilles gravitationnelles, que l'Univers est en expansion accélérée. Les astronomes se sont appuyés sur les données du relevé COSMOS du télescope NASA/ESA Hubble afin de cartographier précisément la zone du ciel couverte par le relevé. Cette carte tridimensionnelle leur a permis de tester certains aspects de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Leurs résultats s'accordent avec l'hypothèse que la constante cosmologique, paramètre qui avait été postulé par Einstein dans ses équations, serait l'une des causes possibles de l'accélération de l'expansion de l'Univers. Ils vont être publiés en avril dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Depuis les années 30, les astronomes ont acquis la conviction que seule une faible fraction de la masse contenue dans l'Univers est constituée de matière visible. Le reste serait une matière encore inconnue, la "matière noire", qui n'absorberait, ni n'émettrait de la lumière, mais qui interagirait néanmoins avec la matière classique à travers les interactions gravitationnelles. Ainsi, les galaxies ne seraient que la partie visible d'un iceberg constitué de matière noire. Comment faire pour observer cette matière invisible ? Les astronomes profitent l'effet de lentille gravitationnelle, prédit par la relativité générale d'Einstein. « Durant son voyage jusqu'à nous, la lumière émise par les galaxies distantes voit son trajet légèrement perturbé par l'influence de l'interaction gravitationnelle causée par la matière alentour, y compris bien sûr la matière noire. Cette perturbation déforme l'image des galaxies. Cette déformation peut être mesurée et utilisée pour reconstruire une carte des interactions gravitationnelles subies par la lumière sur son trajet, et donc de la matière située entre nous et la galaxie observée », explique Martin Kilbinger, chercheur à l'Institut d'astrophysique de Paris.

Cette étude repose sur les données collectées sur 446 000 galaxies observées dans le champ du relevé COSMOS. Il s'agit de la plus grande campagne d'observation jamais menée par les astronomes à l'aide du télescope Hubble. Ce relevé est constitué de l'assemblage de 575 prises de vues de la même zone du ciel, à l'aide de l'Advanced Camera for Survey (ACS), ce qui représente près de 1000 heures d'observation, soit 600 orbites du télescope. « Le nombre de galaxies observées est considérable, mais la quantité d'information de grande qualité que nous avons pu obtenir sur la partie invisible de l'Univers l'est encore plus », souligne Tim Schrabback qui a piloté ce travail. En complément des données recueillies par Hubble, les chercheurs ont aussi utilisé des données acquises à l'aide de télescopes au sol afin de mesurer finement la distance de 194 000 des galaxies étudiées. Grâce à ces mesures et à de nombreuses innovations sur le traitement des données, les chercheurs ont mesuré la déformation due aux effets de lentilles gravitationnelles. Ils sont parvenus à reconstruire une carte tridimensionnelle de toute la matière (y compris la matière noire) contenue dans la portion du ciel observé par Hubble. « Sur cette carte, nous voyons la distribution de matière évoluer dans le temps », précise William High de l'université d'Harvard. En effet, du fait de la vitesse finie de la lumière, les structures de la distribution de matière les plus lointaines sont aussi les plus anciennes, tandis que celles plus proches de nous correspondent à des structures plus contemporaines. C'est donc en comparant les structures lointaines et proches que les chercheurs ont pu mesurer l'effet de l'expansion sur la structuration de la matière dans l'Univers, et apporter une nouvelle preuve de l'accélération de cette expansion. Cette accélération, observée ces dernières années, est pour la première fois confirmée en utilisant l'effet de lentille gravitationnelle seul. Les chercheurs démontrent ainsi la validité et l'intérêt de cette méthode de reconstruction tomographique.

De manière plus générale, ce travail a permis aux chercheurs de tester deux concepts d'Einstein : la relativité générale et la constante cosmologique, que lui-même nommait sa "plus grande bêtise". Les résultats sont en accord avec ces deux concepts. Ils montrent que l'effet de lentille gravitationnelle évolue en fonction de la distance des galaxies exactement comme le prédit la relativité générale, et que la constante cosmologique ou bien sa généralisation souvent nommée "énergie sombre" sont très probablement la cause de l'accélération de l'expansion de l'Univers. « Einstein avait finalement peut-être raison d'introduire cette constante dans ces équations », conclut Tim Schrabback.

DOCUMENT                CNRS                 LIEN

Paris, 26 avril 2011

Le chasseur d'antimatière AMS rejoint l'espace
Le détecteur de particules AMS, fruit d'une collaboration internationale qui implique le CNRS pour la partie française, décollera le 29 avril à l'occasion du tout dernier vol de la navette spatiale. Il rejoindra ensuite la station spatiale internationale, son poste d'observation définitif, pour explorer quelques-unes des plus grandes énigmes de l'Univers, comme la recherche de l'antimatière et de la matière noire.
Aux origines, le big bang aurait créé autant de matière que d'antimatière. Par exemple, à tout noyau d'helium  « fabriqué » au début de l'Univers, correspondrait un noyau d'anti-helium. De même, la plupart des  particules disposent  d'une antiparticule jumelle, avec les mêmes propriétés mais de charge opposée. Or notre Univers est dominé par la matière ;  la seule antimatière observée jusqu'à présent est produite uniquement dans les interactions de haute énergie (comme l'interaction des rayons cosmiques avec l'atmosphère, ou lors d'expériences menées avec des accélérateurs de particules). Mais l'antimatière primordiale, celle des origines, est jusqu'à présent restée introuvable. A-t-elle disparu ? Si oui, pourquoi ?
Tenter de retrouver la moitié disparue de l'Univers, c'est l'une des principales missions de l'expérience AMS (Spectromètre Magnétique Alpha) qui s'envolera le 29 avril pour la station spatiale internationale. Pendant plus de dix ans, elle traquera les rayons cosmiques à la recherche de l'antimatière, mais aussi de la matière noire.

AMS est le fruit d'une large collaboration internationale réunissant près de 600 chercheurs,  avec une très importante participation européenne. Le détecteur a été assemblé sur le site français du CERN, l'organisation européenne pour la recherche nucléaire. C'est également là que se trouvera le centre scientifique de traitement des données d'AMS.
La France a joué un rôle majeur dans la conception et la réalisation de plusieurs parties de cet instrument, à travers quatre laboratoires du CNRS (1)  :
- le LAPP à Annecy-le-Vieux (CNRS - Université de Savoie) pour le calorimètre électromagnétique
- le LPSC à Grenoble (CNRS - Université Joseph Fourier - Grenoble INP) pour le détecteur Cherenkov à imagerie annulaire,
- le LUPM à Montpellier (CNRS - Université Montpellier 2) pour la responsabilité complète du système GPS spatial
- et le Centre de Calcul de l'IN2P3 (2) du CNRS, qui a fourni une bonne partie des ressources informatiques pour la simulation de l'expérience et la préparation de la physique.
De nombreuses industries françaises ont également contribué à la réalisation du détecteur.

Sylvie Rosier Lees dirige les équipes françaises de la collaboration AMS. Pour cette physicienne, «AMS est un détecteur de particules utilisé un peu comme un télescope. Mais plutôt que de capter la lumière en provenance des étoiles pour mieux comprendre l'Univers, AMS identifiera les particules chargées tels les protons, électrons et noyaux atomiques qui bombardent sans cesse notre planète».

En traquant les particules qui nous parviennent de l'espace et en les étudiant avec une très grande précision, AMS sera capable d'identifier un noyau fait d'antiparticules au milieu d'un milliard d'autres particules. «Cela revient à chercher une aiguille dans une botte de foin», déclare Jean Pierre Vialle, l'un des fondateurs de l'expérience AMS en France, «mais si on la trouve, cela révélera qu'il existe sans aucun doute des étoiles constituées d'antimatière quelque part dans l'Univers, une véritable révolution !»

AMS pourrait également percer le mystère de la matière noire, une composante invisible et mystérieuse de notre Univers et qui représenterait de l'ordre de 83% de sa masse totale. Si cette matière noire était composée de nouvelles particules, AMS pourrait la détecter de manière indirecte en enregistrant  une anomalie dans le flux de rayons cosmiques.

DOCUMENT           CNRS               LIEN