LESIA - Observatoire de Paris

Le LESIA présenté en vidéo à l'assemblée générale de l'AGU

2018-12-11T09:07:41Z

Le LESIA a été sollicité pour être présenté, avec d'autres instituts de rang mondial, dans des vidéos réalisées pour l'assemblée générale de l'AGU (American Geophysical Union) qui fête son centenaire à Washington du 10 au 14 décembre 2018.

Cette vidéo de six minutes, réalisée par la société de production WebsEdge, a été tournée le mercredi 28 novembre 2018 dans nos locaux.

Elle est centrée sur quelques faces marquantes de nos activités, qui concernent tout particulièrement l'AGU : la météorologie de l'espace, les exoplanètes et les activités de tests du MESPAL. Les expériences spatiales récentes et futures sont décrites, mais également les activités historiques du LESIA, sur les observations solaires ou les débuts du spatial.

Destinée à une diffusion très large pour un public de scientifiques avertis, mais non spécialistes de nos domaines, elle est actuellement visible sur YouTube et très prochainement sur le site de l'AGU.

Cette vidéo et sa diffusion lors de l'assemblée générale de l'AGU apportent un accroissement de la visibilité du LESIA à l'international et un renforcement de notre réputation de laboratoire leader dans nos domaines d'activité.

Soutenance de thèse d'Erick Meza le vendredi 28 septembre 2018

2018-09-17T08:23:21Z

La soutenance de thèse d'Erick Meza aura lieu le vendredi 28 septembre 2018 à 14h00, dans la salle du Conseil sur le site de Paris.

Titre de la thèse

"Observations d'occultations stellaires, applications à l'étude de la structure et l'évolution de l'atmosphère de Pluton"

Directeur de thèse

Bruno Sicardy (pôle planétologie)

Résumé

The main topic of this thesis is an overview of twenty ground-based stellar occultations by the dwarf planet Pluto, that have been organized between 2002 and 2016 by the LESIA occultation group.

Those occultations probed Pluto's tenuous nitrogen (N2) atmosphere from a few kilometers above the surface (pressure ∼10 microbar) up to 380 km altitude (∼10 nbar). This atmosphere is strongly coupled with Pluto's surface properties (distribution of ices, thermal inertia and surface temperature), as the gaseous N2 is in vapor pressure equilibrium with the nitrogen ice.

This induces strong seasonal effects, due to the large obliquity (∼120 deg) and high orbital eccentricity (0.25) that takes the dwarf planet from 30 to 50 au during half of its 248-year orbital period.

The analysis of those occultations has been used to :

(1) derive Pluto's atmospheric pressure changes on decadal time scales (1988-2016), and provide constrains on the current seasonal models of the dwarf planet, putting them in perspective with the NASA New Horizons flyby of July 2015 ;

(2) compare our ground-based derived results with the New Horizons findings, and in particular with the results of the radio science (REX) experiment below the altitude 115 km ;

(3) use the reconstructed geometries of the occultations and the newly released Gaia DR2 catalog to improve Pluto's orbital elements and provide an new ephemeris for the dwarf planet.

Mots-clefs

Pluton, atmosphères, stellar occultations, éphémérides

Soutenance de thèse de Lisa Bardou le jeudi 27 septembre 2018

2018-09-11T08:29:18Z

La soutenance de thèse de Lisa Bardou aura lieu le jeudi 27 septembre 2018 à 14h00 dans la salle de conférence du château, sur le site de Meudon.

Titre de la thèse

“Analyse de front d'onde sur étoile laser allongée pour l'optique adaptative de l'ELT”

Directeurs de thèse

Gérard Rousset, Damien Gratadour, Éric Gendron (pôle Haute résolution angulaire en astrophysique)

Résumé

L'ELT (Extremely Large Telescope), est un télescope de diamètre 39 m en cours de réalisation par l'Observatoire Européen Austral (ESO). Pour pouvoir tirer pleinement parti de sa taille, ses instruments seront équipés de systèmes d'Optique Adaptative (OA) qui compenseront la turbulence atmosphérique. Ces systèmes d'OA requièrent l'utilisation d'étoiles guides laser afin de maximiser la couverture du ciel. Les étoiles guides laser sont générées par laser accordé sur une résonance d'atome de sodium présents dans une couche d'une épaisseur de 10 km et située à environ 90 km d'altitude. Une étoile laser est donc un cylindre lumineux dans la haute atmosphère, allumé par la relaxation des atomes. L'analyse de front d'onde à l'aide de ces étoiles artificielles souffrent de limitations connues. De plus, sur un télescope de la taille de l'ELT, leur utilisation est compliquée par l'effet de perspective qui provoque un allongement de l'étoile guide lorsqu'elle est vue d'un point éloigné de son point de lancement au sol : le cylindre n'est plus vu par une section circulaire, mais sur le côté. Sur un télescope de 39m, l'élongation de l'étoile peut alors atteindre jusqu'à 20 secondes d'arc, à comparer avec le diamètre du cylindre qui est déterminé par la turbulence, soit de l'ordre d'une seconde d'arc. La variabilité de l'épaisseur, de l'altitude et de la distribution de densité de la couche de sodium ont alors un impact sur la mesure du front d'onde.

L'étude de ce problème, qui porte à la fois sur les algorithmes de mesure et le design des analyseurs de front d'onde, a donné lieu à de nombreux travaux s'appuyant sur des simulations et des tests en laboratoire. Le but de cette thèse a été d'étudier cette question à l'aide de données expérimentales obtenues sur le ciel. Ces données ont été enregistrées grâce au démonstrateur d'OA CANARY, situé sur le télescope William Herschel sur l'île de la Palma aux Canaries. CANARY a été développé par le LESIA, en collaboration avec l'Université de Durham ; le laser et son télescope d'émission ont été fournis et opéré par l'ESO. Lors de cette expérience, l'allongement extrême des étoiles laser qui sera observé sur l'ELT a été reproduit en plaçant le télescope d'émission à environ 40m du télescope William Herschel. Le front d'onde a ensuite été mesuré sur l'étoile laser allongée ainsi crée.

Les travaux effectués pendant cette thèse ont consisté en la préparation de l'instrument et en particulier de l'analyseur de front d'onde de l'étoile laser, la réalisation des observations et le traitement des données résultant de ces dernières. L'analyse de ces données a permis de construire un budget d'erreur de la mesure de front d'onde sur étoile laser allongée. Grâce à ce budget d'erreur, les performances de différents algorithmes de mesure ont été comparées, ainsi que leur comportement face à la variabilité du profil de sodium et des conditions de turbulence. Enfin, différentes configurations d'analyseurs ont été extrapolées, ce qui a permis d'établir des limites sur leur design dans le cadre de l'ELT.

Hubble observe un bouquet final d'aurores sur Saturne pour la fin de la mission Cassini

2018-08-30T14:28:14Z

Une équipe internationale, coordonnée par un astronome du LESIA, a acquis en 2017 une série d'images spectaculaires des aurores ultraviolettes au pôle nord de Saturne à l'aide du télescope spatial Hubble. Ces observations, coordonnées aux passages de la sonde orbitale Cassini au-dessus du pôle, révèlent une grande diversité de composantes d'une variabilité inédite qui fournissent de précieuses informations sur la magnétosphère de Saturne au solstice.

Tout au long de l'année 2017, le télescope spatial NASA/ESA Hubble a pris régulièrement des clichés des aurores ultraviolettes de Saturne visibles au voisinage de son pôle nord. Ces observations, spécifiquement coordonnées aux passages de la mission spatiale Cassini au-dessus des aurores lors de son Grand Finale [1], ont été acquises autour du solstice d'été nord (atteint en mai 2017), une configuration rare qui a permis à Hubble de cartographier pour la première fois l'intégralité de la région aurorale nord depuis la Terre.

Sur Terre, les aurores sont produites par l'entrée dans l'atmosphère de particules énergétiques chargées électriquement provenant de l'environnement terrestre. La plupart de ces particules provient initialement du vent solaire, ce flot de particules chargées émis en permanence par le soleil. Lorsque le vent solaire atteint la Terre, il interagit avec son champ magnétique pour former un gigantesque bouclier magnétique, la magnétosphère, qui s'étend sur plusieurs dizaines de rayons planétaires. Celle-ci protège la Terre de la majeure partie de ces particules mais peut également périodiquement en piéger une partie. Ces particules s'accumulent alors du côté nuit de la magnétosphère, où elles peuvent être accélérées et suivre les lignes de champ magnétique jusqu'aux pôles. Là, elles entrent en collision avec les atomes d'oxygène et d'azote de la haute atmosphère pour former un ballet bien connu de lumière colorée, qui peut être observé du sol ou depuis l'espace dans le domaine visible [2].

Les aurores ne sont pas un phénomène propre à la Terre mais sont plus largement caractéristiques des planètes magnétisées, dont les planètes géantes. Contrairement à la Terre, l'atmosphère de ces dernières est dominée par de l'hydrogène, qui rayonne principalement dans l'ultraviolet, une fenêtre du spectre électromagnétique qui ne peut être observée que depuis l'espace. Les aurores de Saturne permettent de caractériser sa magnétosphère, la deuxième en taille dans le système solaire derrière Jupiter, et principalement alimentée en particules par les panaches de matière émis par le satellite de glace Encelade.

Les observations Hubble ont consisté en une série d'images des aurores ultraviolettes de Saturne couvrant une période de sept mois, entre février et septembre 2017. Elles ont d'abord permis de cartographier instantanément l'activité aurorale kronienne, et ainsi de fournir le contexte de référence indispensable pour analyser les mesures obtenues simultanément par la sonde Cassini le long des lignes de champ magnétiques connectées aux aurores. Leur analyse statistique a ensuite permis de caractériser l'interaction vent solaire/magnétosphère au solstice, une configuration peu connue lors de laquelle l'inclinaison du champ magnétique planétaire et l'irradiation solaire de l'atmosphère sont maximales.


Aurores polaires nord (boréales) de Saturne (image composite, visible et ultraviolet): © ESA/Hubble, NASA, A. Simon (GSFC) and the OPAL Team, J. DePasquale (STScI), L. Lamy (Observatoire de Paris). Cliquer pour agrandir.

Les aurores de Saturne ont révélé une riche variété de composantes, très variables, avec des épisodes très énergétiques rayonnant jusqu'à 120 GW. La figure en fournit une illustration avec une image composite d'aurores ultraviolettes particulièrement actives (observées le 14 août 2017) superposée aux anneaux et au disque dans le domaine visible (observés début 2018). Sur cette image, l'anneau encerclant le pôle correspond à l'ovale principal, produit par des particules accélérées dans la magnétosphère externe, par un mécanisme sensible au vent solaire. L'ovale illustre une propriété moyenne avec deux pics d'intensité : un pic caractéristique côté matin (à gauche sur l'image), mais aussi de manière inattendue un autre de même amplitude du coté nuit (en haut sur l'image). Ce dernier semble spécifique de l'interaction vent solaire/magnétosphère au solstice. La tâche à plus haute latitude côté jour est attribuée à une aurore de cornet polaire, la plus intense jamais observée, directement issue de la reconnexion magnétique entre la magnétosphère et le vent solaire côté jour. Les aurores fluctuent à différentes échelles de temps allant de la minute à la semaine et sont contrôlées à la fois par le vent solaire et la rotation planétaire rapide (Saturne tourne en 11h). L'animation illustre cette variabilité. Les épisodes les plus intenses sont des orages auroraux induit par un vent solaire actif.

Les résultats de cette étude sont publiés le 30 août 2018 dans la revue Geophysical Research Letters [3].

Les images traitées sont librement accessibles via le service de données CNRS/INSU APIS.

Contacts

Laurent Lamy Tel : +33 (0)1-45-07-74-10

Renée Prangé Tel : +33 (0)1-45-07-71-65

[1] La mission Cassini/Huygens est le fruit d'une collaboration entre la NASA, l'ESA et l'agence spatiale italienne. La sonde Cassini a passé 13 ans en orbite autour de Saturne, observant son système planétaire, dont sa magnétosphère, dans les moindres recoins avec de nombreux instruments. La mission a culminé avec le Grand Finale, une série d'orbites polaires rapprochées pendant laquelle la sonde est passée à l'intérieur des anneaux de Saturne pour acquérir des données de basse altitude inédites, dont l'analyse est l'objet d'un numéro spécial de Geophysical Research Letters. Le 15 September 2017, la sonde a terminé sa course par un ultime plongeon dans l'atmosphère de Saturne.

[2] Les aurores polaires - La Terre sous le vent du Soleil, F. Mottez, livre édité par Belin, Belin Sciences, ISBN-10 : 2701196051, ISBN-13 : 978-2701196053, 2017.

[3] Saturn's northern aurorae at solstice from HST observations coordinated with Cassini's Grand Finale, L. Lamy, R. Prangé, C. Tao, T. Kim, S. V. Badman, P. Zarka, B. Cecconi, W. S. Kurth, W. Pryor, E. J. Bunce and A. Radioti, Geophys. Res. Let., Special Section on Cassini's Final Year : Science Highlights and Discoveries, https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018GL078211

Soutenance de thèse de Charlotte Gehan le 21 septembre 2018

2018-08-30T13:05:59Z

La soutenance de thèse aura lieu le vendredi 21 septembre 2018 à 11h00 dans la salle de conférence du Château sur le site de Meudon

Titre de la thèse

Evolution de la rotation du cœur des étoiles sur la branche des géantes rouges : des mesures à grande échelle vers une caractérisation du transport de moment cinétique

Directeurs de thèse

Benoît Mosser et Eric Michel (pôle Étoile du LESIA)

Résumé

L'astérosismologie est un outil puissant qui nous permet de sonder les intérieurs stellaires. Le principe est similaire à la sismologie terrestre : les ondes sismiques internes qui se propagent génèrent des oscillations stellaires, dont la détection donne des informations sur les conditions physiques régnant à l'intérieur des étoiles. Les missions spatiales de photométrie ultra précise CoRoT (CNES) et Kepler (NASA) nous ont apporté des données sismiques d'une qualité inégalée. La surprise est venue des géantes rouges, qui sont des étoiles évoluées de faible masse. En effet, le spectre d'oscillations de ces pulsateurs de type solaire ne présente pas seulement des modes de pression comme dans le cas du Soleil, mais également des modes mixtes qui consistent en un couplage entre les ondes de gravité qui se propagent dans l'intérieur radiatif et les ondes de pression qui se propagent dans l'enveloppe convective. Le caractère mixte de ces modes nous permet de sonder le cœur des géantes rouges, ce qui n'est pas le cas pour les étoiles sur la séquence principale comme le Soleil. Les géantes rouges représentent de ce fait une révolution en astérosismologie et un laboratoire idéal pour étudier les mécanismes physiques qui gouvernent les intérieurs stellaires profonds. La rotation, en particulier, impacte non seulement la structure stellaire en perturbant l'équilibre hydrostatique, mais également la dynamique interne des étoiles via le transport à la fois de moment cinétique et d'éléments chimiques. Les mesures de la rotation moyenne du cœur disponibles jusqu'ici ont montré que la rotation du cœur des géantes rouges ralentit alors qu'il se contracte dans cette phase évolutive. Il y a ainsi nécessairement un transport de moment cinétique important à l'intérieur des géantes rouges, mais les mécanismes physiques qui en sont à l'origine ne sont pas encore entièrement compris. En effet, les modèles d'évolution stellaire incluant différents mécanismes physiques pour le transport de moment cinétique prédisent des valeurs de rotation du cœur au moins dix fois supérieures aux valeurs mesurées.

Dans ce contexte, cette thèse vise à contraindre l'évolution de la rotation du cœur en lien avec diverses propriétés stellaires comme la masse et la métallicité. Compte tenu des milliers de spectres d'oscillations obtenus par le satellite Kepler, et afin de préparer l'analyse des futures données du satellite Plato (ESA, 2026) qui représentent des centaines de milliers de géantes rouges potentielles, j'ai développé une méthode permettant de mesurer de manière aussi automatique que possible la rotation moyenne du cœur des géantes rouges. Les mesures que j'ai obtenues pour près de 900 étoiles indiquent d'un côté que le taux de ralentissement de la rotation du cœur est plus faible que ce qui a été précédemment estimé, mais également que ce taux de ralentissement ne dépend pas de la masse stellaire, un résultat inédit. Afin d'interpréter les nouvelles contraintes observationnelles apportées par ces mesures en termes de transport de moment cinétique, j'ai ensuite entamé un effort de modélisation de l'évolution stellaire. Le but n'est pas d'identifier le ou les mécanismes physiques à l'œuvre, mais dans un premier temps d'estimer la quantité de moment cinétique qui doit être extraite localement et globalement du cœur, à différents moments de l'évolution sur la branche des géantes rouges, pour différentes masses stellaires, afin de reproduire les valeurs de rotation mesurées ainsi que l'évolution constante de la rotation du cœur qui est observée. Les modèles suggèrent que le taux d'extraction de moment cinétique doit augmenter avec le temps si l'on veut conserver un profil de rotation constant au cours du temps dans les régions de l'étoile qui sont en contraction, et que cette augmentation est moins importante lorsque la masse de l'étoile augmente.

Mors clés : Physique stellaire, astérosismologie, géantes rouges, rotation interne, transport de moment cinétique, traitement de données, modélisation

Soutenance de thèse de Prasanna Deshapriya le 12 septembre 2018

2018-08-29T13:46:58Z

La soutenance de thèse aura lieu le mercredi 12 septembre 2018 à 14h00, dans la salle de conférence du Château sur le site de Meudon.

Titre de la thèse

"Propriétés spectrophotométriques du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko observée par la sonde ROSETTA"

Directrice de thèse

Antonella Barucci

Résumé

Les petits corps du système solaire sont les vestiges du matériel primordial avec lequel se sont formées les planètes. En les étudiant on peut remonter aux conditions qui régnaient lors de la formation du système solaire. Les objets transneptuniens font partie des petits corps et contiennent des indices importants sur les processus de leur formation et les évolutions qu'ils ont subies. Dans ce contexte, la sonde Rosetta, qui fut lancée en 2004 par l'ESA, a atteint la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko en 2014 et a pu recueillir une importante quantité de données grâce aux divers instruments scientifiques qu'elle a embarqués jusqu'en fin septembre 2016. La comète 67P/Churyumov-Gerasimenko provient de la région des objets transneptuniens répartis entre 30 UA à 150 UA du Soleil et l'étudier a dévoilé de détails importants sur ces objets principalement formés des glaces volatiles et de poussière.

Dans le cadre de la mission spatiale Rosetta, cette thèse porte sur les propriétés spectrophotométriques de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko à l'aide de l'instrument OSIRIS. Cet instrument est composé de deux caméras pour les observations du noyau et de la coma de la comète. Elles permettent d'acquérir des images avec des filtres qui opèrent dans la gamme du proche UV au proche IR. Dans un premier temps, j'ai utilisé les données OSIRIS pour analyser les courbes spectrophotométriques des taches claires qui sont apparues sur le noyau de la comète. Ensuite, j'ai participé activement à l'élaboration d'une étude comparative sur ces taches, qui a montré qu'elles sont liées à glace de H2O. La présence de H2O a été confirmée grâce à sa bande d'absorption à 2 microns dans les spectres infrarouges obtenus par l'instrument VIRTIS, le spectro-imageur embarqué dans Rosetta. Dans un second temps, j'ai entrepris une étude spectrophotométrique de la région Khonsu, très riche en variations morphologiques, se trouvant dans les latitudes du sud de la comète. J'ai analysé les taches claires qui y sont été repérées et les variations de la pente spectrale de différents types de terrains dans cette région. Bien qu'il y ait un type de terrain avec une anomalie expliquée par le surfaçage dû l'intense activité qui aurait érodé la surface pendant le passage au périhélie, trois types de terrains corroboreraient le rougissement de phase connu au noyau. Par la suite, j'ai élargi mon analyse des taches à tout le noyau de la comète et j'ai détecté plus de 50 taches claires dues à la présence de la glace de H2O et j'en ai produit une carte qui sert à repérer leurs emplacements dans le noyau, afin d'étudier plus en détail leur répartition et évolution au fil de temps. Ceci m'a permis d'identifier quatre types de taches regroupés en fonction de leur morphologie et de constater qu'elles sont plutôt présentes dans les latitudes équatoriales. J'ai également calculé une valeur moyenne d'albédo d'environ 0.4 pour ces taches. Certaines sont susceptibles d'être liées aux sources d'activité et ont un albédo plus élevé que la moyenne. Les taches qui se trouvent sur les terrains lisses (enrichi en poussière) sont probablement issues de la cessation du cycle diurnal de H2O sur la comète. En effet, lorsque la comète s'éloigne du Soleil et passe la ligne des glaces, le givre ne se sublime plus de la surface et se mélange avec la poussière qui s'y dépose. De plus, l'albédo de ce type de taches est plus faible que l'albédo moyen des taches, ce qui soutient cette hypothèse.

Mots-clefs : Comètes, 67P/Churyumov-Gerasimenko, photométrie, spectrophotométrie, OSIRIS, Rosetta, glace de H2O, planétologie

Hommage à Daniel Gautier

2018-08-27T12:14:37Z

Daniel Gautier, directeur de recherche au CNRS, émérite au LESIA jusqu'en 2015, est décédé le 8 août 2018 à l'âge de 82 ans. Le LESIA adresse ses condoléances à sa famille.


Daniel Gautier en 1990: Photo Observatoire de Paris/LESIA

Après une thèse au CNEC, il avait été recruté à l'Observatoire en 1969. Fondateur du Groupe Planètes en 1975 avec entre autres Michel Combes, Thérèse Encrenaz, Catherine de Bergh, il a travaillé au renouvellement de la planétologie française, avec la mise en place de ce qui est devenu le Programme National de Planétologie de l'INSU.

Considéré comme l'un des pères de la mission Cassini/Huygens (NASA/ESA/ASI), avec Toby Owen (USA) et Wing Ip (Taiwan), son apport et ses idées continueront d'alimenter les recherches en planétologie, sur les planètes géantes et l'origine du Système solaire. Il avait été honoré de la médaille David Bates de l'European Geophysical Union en 1996.


Daniel Gautier en 2001: Photo Observatoire de Paris / LESIA


Daniel Gautier en 2014-2015: Photo Wing IP.

Soutenance de thèse de Léa Griton le lundi 10 septembre 2018

2018-08-24T14:45:05Z

La soutenance de thèse aura lieu le lundi 10 septembre 2018 à 15h00 dans l'amphithéâtre Évry Schatzman (bâtiment 18) sur le site de Meudon.

Titre de la thèse

Simulations de l'interaction du vent solaire avec des magnétosphères planétaires : de Mercure à Uranus, le rôle de la rotation planétaire

Directeurs de thèse

Filippo Pantellini et Michel Moncuquet (pôle plasmas du LESIA)

Résumé

La thèse porte sur le rôle de la rotation planétaire dans la structure globale de l'interaction vent solaire/magnétosphère à partir de simulations magnétohydrodynamiques (MHD). Les magnétosphères planétaires du Système solaire présentent une incroyable diversité, et notamment dans leurs configurations respectives de l'inclinaison de leur axe magnétique par rapport à leur axe de rotation. La durée des périodes de rotation par rapport au temps de relaxation de chaque magnétosphère diffère aussi d'une planète à l'autre. On distingue ainsi les rotateurs lents (Mercure et la Terre), pour lesquels le temps de relaxation est plus court que la période de rotation, des rotateurs rapides (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).

Dans le cas du rotateur lent Mercure, on s'intéresse à l'influence des paramètres du vent solaire sur la structure globale du champ magnétique et de l'écoulement. En appui à la mission spatiale BepiColombo, nous présentons des simulations effectuées pour deux modèles différents de champ magnétique herméen. Nous détaillons le rôle des fronts d'onde MHD stationnaires, en particulier les fronts stationnaires de mode lent dans la magnétogaine.

Saturne présente la particularité d'avoir un axe magnétique parfaitement aligné avec son axe de rotation. C'est donc un cas de rotateur rapide stationnaire, qui nous permet d'étudier la structure globale du champ magnétique et de l'écoulement pour différentes orientations de l'IMF (Interplanetary Magnetic Field), mais aussi pour différentes vitesses de rotation de la planète.

Enfin, le cas d'une configuration quelconque, avec un grand angle entre l'axe magnétique et l'axe de rotation planétaire, est étudié en présence d'un vent solaire magnétisé en s'inspirant de la configuration d'Uranus au solstice et à l'équinoxe. Dans la configuration « solstice », c'est à dire lorsque l'axe de rotation pointe vers le Soleil, on montre qu'une structure de nature alfvénique se développe en hélice dans la queue de la magnétosphère, et que les zones de reconnexion entre le champ magnétique planétaire et l'IMF, qui forment aussi une double hélice, ralentissent la progression de la structure alfvénique. A l'équinoxe, lorsque l'axe de rotation est toujours dans le plan de l'écliptique mais perpendiculaire à la direction Soleil-Uranus, la structure en hélice disparaît.

Mots-clés : magnétosphère, vent solaire, magnétohydrodynamique, Uranus, BepiColombo.

L'instrument Gravity confirme des prédictions de la relativité générale aux abords du trou noir super-massif au centre de la Galaxie

Yann Clénet — 2018-07-26T12:51:39Z

Des observations conduites avec le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO ont pour la première fois mis en évidence les effets de la relativité générale, prédite par Einstein, sur le mouvement d'une étoile passant dans le champ gravitationnel intense de Sagittarius A*, le trou noir super-massif situé au centre de la Voie Lactée. Ce résultat a été obtenu par le consortium Gravity, dirigé par l'Institut allemand Max Planck pour la physique extraterrestre (MPE) et impliquant le CNRS, l'Observatoire de Paris – PSL, l'Université Grenoble-Alpes et plusieurs université françaises. Point d'orgue de 26 années d'observations menées avec les télescopes de l'ESO au Chili, ces travaux seront publiés par la Collaboration Gravity le 27 juillet 2018 dans Astronomy & Astrophysics.

Sagittarius A* (Sgr A*) est situé, au cœur de notre galaxie, à 26 000 années-lumière de la Terre. D'une masse équivalente à quatre millions de fois celle du Soleil, ce trou noir est entouré d'un amas d'étoiles – les étoiles S – qui atteignent des vitesses vertigineuses lorsqu'elles s'en rapprochent. La relativité générale décrit l'influence de la matière sur le mouvement des astres, et ici plus particulièrement l'influence du trou noir sur les étoiles qui l'entourent. Dans ce contexte, les étoiles de Sgr A* constituent un laboratoire idéal pour tester la théorie de la relativité générale d'Einstein, celles-ci se trouvant dans le champ gravitationnel le plus intense de la Galaxie.

Trois instruments du VLT, NACO, SINFONI, et plus récemment Gravity, ont permis aux astronomes de suivre une étoile particulière du système de Sgr A*, nommée S2, avant et après son passage au plus près du trou noir, le 19 mai 2018. La précision atteinte par Gravity a été de 50 microsecondes d'angle, soit l'angle sous lequel une balle de tennis posée sur la Lune serait vue depuis la Terre. Avec cette précision, le mouvement de S2 a pu être détecté heure par heure au plus près du trou noir. Lorsque S2 est passée à seulement 120 fois la distance Terre-Soleil de Sgr A*, sa vitesse orbitale a atteint 8000 km/s, soit 2,7 % de la vitesse de la lumière. Ces conditions sont suffisamment extrêmes pour que l'étoile S2 subisse les effets de la relativité générale.

Les mesures déjà effectuées par NACO et SINFONI couplées à la précision de Gravity pour la position de S2 ont permis aux astronomes de mettre en évidence l'effet de rougissement gravitationnel prédit par la théorie d'Einstein. Ce dernier affecte les sources lumineuses soumises à un champ de gravité, ici celui du trou noir. Ce phénomène se traduit par un décalage de longueur d'ondes, détectées par l'instrument de mesure, vers le rouge. C'est la première fois que cet effet est mesuré pour le champ gravitationnel d'un trou noir.

Ces résultats, en parfait accord avec la théorie de la relativité générale (ils ne peuvent être expliqués par la théorie classique de Newton qui exclut un tel décalage), sont une avancée majeure pour mieux comprendre les effets des champs gravitationnels intenses. La détection des changements de la trajectoire de l'astre sous l'effet de la gravité est attendue dans quelques mois et pourrait apporter des informations sur la distribution de masse autour du trou noir.

: Image en bande L' (3,8 microns) du Centre Galactique obtenue avec NACO. Au centre de l'image, Sgr A* et son amas d'étoiles.
Crédits : Observatoire de Paris-PSL / LESIA

Gravity est un instrument de deuxième génération du VLTI, l'interféromètre du VLT. Son développement résulte d'une collaboration entre :

l'Institut Max Planck pour la physique extraterrestre (MPE, Garching, Allemagne)
le Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA, Observatoire de Paris-PSL/CNRS/Sorbonne Université/Université Paris Diderot)
l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG, Université Grenoble Alpes/CNRS)
l'Institut Max Planck pour l'astronomie (MPIA, Heidelberg, Allemagne)
l'Université de Cologne (Allemagne)
le Centre d'astrophysique et de gravitation (CENTRA, Lisbonne et Porto, Portugal)
l'Observatoire Austral Européen (ESO, Garching, Allemagne)

Pour en savoir plus

Contact LESIA

Livraison du modèle de vol du spectromètre infrarouge de SuperCam

2018-07-17T16:44:40Z

Le LESIA vient de livrer, mardi 17 juillet 2018, le modèle de vol du spectromètre infrarouge de SuperCam. Le modèle sera reçu le mercredi 18 juillet à l'IRAP à Toulouse pour être intégré sur le Mast Unit, qui représente la contribution française à SuperCam.

Cette livraison récompense neuf mois de fabrication, d'intégration, de tests d'environnement et de performance. Ces tests ont démontré la tenue du spectromètre en environnement et le respect des performances nominales.


Vue éclatée du spectromètre infrarouge de SuperCam: Vue éclatée de l'ensemble des pièces, mécaniques, optiques, électroniques, présentes dans le spectromètre infrarouge.
© IRAP / OMP

Cette livraison ne clôt pas pour autant les activités SuperCam au LESIA. Les équipes impliquées dans l'ensemble de la contribution française (management, système, méca-thermique, test en environnement) continuent leur travail d'intégration et de test du Mast Unit.

Celui-ci reviendra au LESIA fin septembre pour l'étalonnage photométrique du spectromètre infrarouge dans les nouveaux locaux du CTS, pour être enfin livré au Los Alamos National Laboratory en octobre 2018.

Le LESIA participera aussi aux tests de l'ensemble de l'instrument à Los Alamos, tout en mettant à niveau le modèle de qualification pour en faire un modèle de rechange.


Le spectromètre infrarouge de SuperCam avant fermeture du capot: © Observatoire de Paris / LESIA - Photo Marion Bonafous

A partir de l'automne 2018, l'équipe scientifique se préparera aux opérations à la surface de Mars. Durant deux semaines au mois de février 2019, l'ensemble des scientifiques impliqués dans la mission Mars2020 reproduira une campagne de mesures à la surface de Mars pour s'entraîner au partage d'informations scientifiques et techniques, à l'évaluation de la situation, et à la prise de décision quant aux futures observations à mener.

La contribution française à SuperCam

Le LESIA, en collaboration avec le LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales), est responsable scientifique et technique de la voie infrarouge de SuperCam. De plus le LESIA assure plusieurs responsabilités au niveau de la fourniture française à SuperCam (ingénierie système, architecture thermique, calculs structurels, usinages, tests d'environnement et de qualification). L'IAS (Institut d'Astrophysique Spatiale) est associé au LESIA et au LATMOS pour l'étalonnage scientifique de la voie infrarouge.

Mars 2020 est une mission NASA (lancement 07/2020) développée par le Caltech/JPL qui emportera 7 instruments afin de découvrir des traces d'une vie passée et de préparer des échantillons qui pourront être rapportés sur Terre.

En haut du mât du rover, SuperCam étudiera la chimie et la minéralogie des roches et des sols de Mars. Cet instrument est développé conjointement par le LANL (Los Alamos, USA) et l'IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse), avec une contribution de l'Université de Valladolid pour les cibles de calibration.

Les efforts français, sous maîtrise d'ouvrage du CNES, sont portés par le CNES-Toulouse, le CNRS et de nombreuses universités françaises.

Contact LESIA

Thierry Fouchet, tel. : 01 45 07 71 11