par Sylvain Bouley | Jan 5, 2021 | Actualités
Notre Voie Lactée laissant apparaitre des milliards d’étoiles mais pas que.
La Voie lactée : la plus grande galaxie de notre groupe local de la Vierge abrite une quantité inimaginable d’étoiles. On compte plus d’étoiles dans la Galaxie que de grains de sable sur l’ensemble des plages du globe. Les plus chanceux d’entre vous se sont peut-être déjà aperçu que les étoiles n’étaient pas les seuls constituants de notre belle Galaxie. Si les étoiles fournissent le rayonnement lumineux nécessaire à la vie sur Terre, un autre composant tout aussi essentiel constitue une bonne partie de la masse de notre Galaxie : la poussière.
La poussière: brique de la vie
Pour les astronomes, la poussière est quelque peu différente des agrégats moutonneux que l’on trouve sous nos armoires. La poussière interstellaire est constituée d’atomes, suffisamment nombreux pour former de petits grains mesurant quelques dixièmes de microns (> 0,1 µm). En comparaison, le diamètre d’un cheveu en mesure quelques dizaines (> 10 µm). C’est cette poussière qui donne l’aspect cotonneux à notre Galaxie observée depuis la Terre, et qui cache une partie des étoiles à nos yeux (fig. 1). Cette matière constitue la matrice idéale pour former les nouvelles générations d’étoiles et de planètes. En effet, les propriétés physico-chimique de ces grains en font de parfaits capteurs de rayonnement énergétique (visible et ultra-violet). Les grains de poussières chauffés par le rayonnement stellaire ont pour effet de refroidir le milieu environnant et de réémettre un rayonnement de plus faible énergie, l’infrarouge, qui est donc le domaine de longueur d’onde privilégié pour étudier leurs propriétés. En plus de fournir la matière qui formera les futures étoiles, la poussière constitue également les briques qui formeront plus tard les planètes, et tout ce qui s’y trouve (nous y compris). Oui, chaque atome a d’abord été forgé au cœur des étoiles, puis exposé au froid interstellaire sous forme de poussière avant de constituer les os de notre corps, l’air que l’on respire ou les composants de nos ordinateurs.
Nébuleuse du cône. Des étoiles naissantes sont visibles au sommet de l‘édifice de poussière. (HST/NASA)
Dans la Galaxie, la poussière peut se trouver au sein de différentes objets astronomiques :
- Les nuages moléculaires géants (La Nébuleuse de l’Aigle, ou d’Orion en sont de parfait exemples), là où naissent les étoiles (i.e.: les pouponnière d’étoiles, fig. 2),
- Les disques de matière autour des étoiles nouvellement formées, restes de leur cocon originel et berceaux des futures systèmes planétaires,
- Les nébuleuses planétaires comme la Lyre ou le Chat, vestige d’une fin de vie stellaire calme et sans sursaut,
- Et enfin, autour des étoiles productrices de poussière.
Un excédent de poussière (galactique)
Jusqu’à aujourd’hui, on avait une idée assez claire concernant les protagonistes à l’origine des poussières observées dans les galaxies. La majorité de celle-ci se formerait autour des phases évoluées des étoiles de faible masse (i.e. de masse inférieure à huit fois la masse du Soleil). Après avoir brûlé son matériel nucléaire pendant des milliards d’années, l’étoile présente une phase instable, nommée Branche Asymptotique des Géantes (ou AGB). Ces étoiles pulsent, et cette pulsation entraîne du gaz au delà de la surface de l’étoile. La pulsation crée aussi des chocs, créant des zone de gaz denses et froid, car loin de l’étoile. Ce gaz se solidifie alors en poussière. Cette poussière va absorber le rayonnement de l’étoile et être éjectée, entraînant avec elle le gaz de l’étoile, enrichissant ainsi le milieu interstellaire en az et poussière. Le deuxième mécanisme majeur surviendrait lors de l’explosion en supernovæ d’étoiles très massives, (au moins 8 fois plus lourdes que le Soleil). La matière éjectée lors de cette explosion pourrait alors condenser, s’agréger et former des grains de poussières. Des études récentes menées par la professeure Martha Boyer de l’Université Hopkins à Baltimore sur les Nuages de Magellan (galaxies satellites de la Voie lactée) ont montré que ces mécanismes ne pouvaient expliquer à eux seuls la quantité de poussières observées dans ces galaxies : il y a trop de poussière.
La nébuleuse spirale WR104 imagée en infrarouge grâce à l’instrument SPHERE du télescope européen VLT.
Des étoiles monstrueuses à la rescousse
Parmi les pistes évoquées pour expliquer l’excès de poussière galactique, figurent les étoiles massives évoluées, ultime étape de leur combustion thermonucléaire : les étoiles Wolf-Rayet (WR). Parmi les milliards d’étoiles présentes dans les galaxies, 1 sur 50 000 dispose d’une masse suffisante pour déclencher une phase Wolf-Rayet. Cette phase ne durant que quelques centaines de milliers d’années, elles sont extrêmement rares mais suscitent un intérêt renouvelé de par leurs caractéristiques particulières. Ces étoiles, nommées en l’honneur des astronomes français Charles Wolf et Georges Rayet, se caractérisent par une très grande instabilité et une luminosité hors normes. Cette grande luminosité (plus de 200 000 fois plus grande que celle du Soleil) génère une perte de masse importante sous forme de vent stellaire dense et rapide (se propageant à plus de 4 millions de km/h) : un phénomène similaire dans sa nomenclature au vent produit par le Soleil à l’origine des aurores boréales et australes, mais beaucoup plus important, au point d’occulter l’étoile elle-même. Ce type d’étoile étant souvent en couple (les stars n’aiment pas la solitude, c’est bien connu), l’interaction de ce vent avec un compagnon serait à l’origine d’une production de poussière sans commune mesure dans la Galaxie.
Vue d’artiste de la zone de collision de vent (en violet) donnant naissance à la poussière (en rouge). (Gemini Observatory)
En 2018, une étude menée par l’équipe du Dr. Anthony Soulain, chercheur à l’Université de Sydney, a révélé l’étrange système présent autour d’une de ces étoiles Wolf-Rayet nommé WR104 dans la constellation du Sagittaire. Au moyen de l’instrument SPHERE installé sur le très grand télescope (VLT) européen de huit mètres au Chili, l’équipe a montré que ce système pouvait produire une quantité de poussière équivalent à deux fois la masse de la planète Mars chaque année. En comparaison, cela représente la quantité de poussière produite par l’ensemble des étoiles AGB du Petit Nuage de Magellan (plusieurs milliers d’objets). Les images de très hautes précisions montrent un environnement de poussière en forme de spirale, faisant quasiment face à la Terre (fig. 3). Ce quasi alignement a d’ailleurs valu son nom d’étoile de la mort à WR104. En effet, ce type d’étoile finira par exploser en supernova, qui pourrait s’accompagner d’un jet de matière énergétique se propageant vers la Terre. Heureusement, les quelques degrés de décalage qui existent avec ce système nous mettent hors de danger. L’aspect spiral de cette nébuleuse est attribué à une production de poussière continue, associée à un mouvement orbital circulaire. Plus précisément, c’est le choc d’interaction des vents des 2 étoiles constituant le système de WR104 (une étoile WR riche en carbone (type WC) et une étoile massive (type O)), qui générerait les conditions propices à la création des grains de poussière (fig. 4). On peut aisément faire une analogie avec les systèmes d’arrosage de nos jardins, où la turbine en rotation va éjecter l’eau pour former une spirale (vue du dessus). En termes d’échelle, le gigantisme de la structure spirale observée est difficilement concevable car l’ensemble de notre Système solaire tiendrait dans la partie centrale la plus brillante de l’image. On connaît aujourd’hui près de 700 étoiles Wolf-Rayet dans notre Galaxie (666 pour être exact, drôle de coïncidence pour des étoiles monstrueuses). Si une seule de ces étoiles est capable de produire autant de poussière, à l’instar de WR104, cette population stellaire pourrait rivaliser avec les étoiles de plus faible masses (AGB) et les supernovas. Plusieurs études sont actuellement menées sur ce type d’étoiles afin de déterminer précisément leur taux de production de poussière. L’équipe du Dr. Ryan Lau, de l’Université de Tokyo, ont étudié le spectre infrarouge de plusieurs dizaines de WR révélant des taux de production extrêmement élevés. Si ces études se confirment, les étoiles WR seraient alors les producteurs de poussière les plus efficaces de la Galaxie. En parallèle des observations, plusieurs équipes de par le monde tentent d’expliquer la physique à l’œuvre dans ces systèmes au moyen de modèles numériques sophistiqués.
Les chercheurs Anthony Soulain et Astrid Lamberts, de l’Observatoire de la Côte d’Azur, ont permis de faire le lien entre la composition chimique de l’environnement de ces étoiles et les caractéristiques géométriques des spirales qui en résultent. Grâce à ces études, il est possible d’étudier directement les mécanismes de formation des grains de poussière grâce aux images obtenues depuis le sol et bientôt dans l’espace. En effet, les étoiles Wolf-Rayet constituent une des nombreuses cibles prometteuses qu’observera le télescope spatial JWST, remplaçant de Hubble, et permettra de mieux appréhender ces monstres stellaires.
Anthony Soulain – Sydney Institute for Astronomy (SIfA), université de Sydney, CNRS
par Thierno Ousmane BA | Oct 12, 2020 | Actualités
Des Astronomes Sénégalais explorent les confins du système solaire
Comment se forment les planètes ? Des indices pourraient se trouver sur des astéroïdes situés dans la ceinture de Kuiper – portion de l’univers froide et sombre où se situe Pluton – car ils sont des « fossiles » inchangés depuis 4,5 milliards d’années. Afin de guider la sonde spatiale New Horizons vers Arrokoth [1] – l’un des objets célestes le plus lointain jamais visité par une mission spatiale – des astronomes américains, sénégalais et français se sont réunis au Sénégal le 4 Août 2018 pour préparer cette rencontre sans précédent à plus de 6 milliards de kilomètres de la Terre.
Séance de travail sur le site d’entrainement (Centre de Conférence de Diamniadio, Sénégal). © ASPA
22 télescopes (essentiellement de type Dobson de 40 cm de diamètre) ont été déployés à 4 km d’intervalle couvrant environ 60 km de part et d’autre de la ligne centrale d’occultation prédite. Chaque système a été opéré par une équipe de trois personnes incluant un chercheur Sénégalais et de deux chercheurs américains ou français. 3 nuits d’apprentissage ont permis à chaque participant d’acquérir les compétences techniques pour l’installation du télescope sur chaque site d’observation et l’enregistrement de 10 minutes de vidéos autour de l’instant prédit de l’évènement.
Deux nouvelles cordes ont été obtenues [2]. Combinées avec les données de 4 autres occultations en 2017, ces observations ont permis d’obtenir des données astrométriques essentielle pour la navigation et la préparation du survol d’Arrokoth le 1et Janvier 2019. Ces observations ont également permis des prédire une forme bilobée de l’objet.
Cette forme, confirmée lors du survol d’Arrokoth le 1er janvier 2019, a ouvert une fenêtre sur les processus d’accrétion planétaire il y a plus de 4.5 Milliards d’années. En effet, à l’issue de l’analyse des observations, les modèles de la formation et d’évolution d’Arrokoth indiquent que l’accrétion de l’objet binaire s’est réalisé par effondrement gravitationnel d’un nuage de galets en présence du gaz de la nébulaire protosolaire. Arrokoth est le produit d’une fusion en douceur et à faible vitesse dans le système solaire primitif. Des processus accrétionnels similaires se sont probablement produits ailleurs dans le système solaire au début de sa formation.
Cette étude démontre le puissance de cette technique d’occultations stellaires pour sonder les propriétés géométriques des milliers d’astéroïdes dans le système solaire et progresser dans notre compréhension de la formation du système solaire. Ces occultations sont également un moyen essentiel pour préparer les futures missions spatiales d’exploration de ces objets.
François Colas (Observatoire de Paris) et Salma Sylla (Université Cheikh Anta Dio) pendant la phase d’entrainement. © ASPA
Le Sénégal est dorénavant associé à l’exploration du système solaire. L’expérience acquise par les chercheurs Sénégalais dans ce domaine est précieuse et la NASA pourrait bientôt à nouveau bénéficier de cette expérience. La mission NASA « Lucy » est la première mission spatiale à s’approcher des satellites troyens de Jupiter (astéroïdes qui partagent l’orbite de la planète Jupiter autour du Soleil, aux alentours des points de Lagrange L4 et L5 du système Soleil-Jupiter, c’est-à-dire 60° en avance ou en retard sur Jupiter). Dans un contexte mondial de restrictions des déplacements, l’observation d’occultations stellaires soulève de nouvelle difficulté. La NASA a donc décidé de s’appuyer en Septembre 2020 sur l’expérience de l’équipe Sénégalaise pour mener à bien, à nouveau sous la direction de Maram Kaire, président de l’Association Sénégalaise pour la Promotion de l’Astronomie (ASPA), une campagne d’occultation par l’astéroïde Polymele, qui sera survolé en 2027. Bonne chance à cette équipe soutenue également par une participation française (Centre National de la Recherche Scientifique, et Institut de Recherche pour le Développement).
David Baratoux, Directeur de recherche à l’Institut de Recherche pour le Développement
`Pour en savoir plus (portail de liens vers les communiqués de presse, revue de presse, film documentaire, et article scientifique)
https://africapss.org/2018/07/27/the-stellar-occultation-by-the-asteroid-ultima-thule-mu69-in-senegal-an-opportunity-for-the-development-of-astronomy-in-africa/
https://africapss.org/2019/10/09/in-pursuit-of-ultima-thule-in-senegal/
[1] Arrokoth signifie «ciel» en Powhatan, une langue amérindienne.
[2] Buie et al. (2020). Size and shape constrains of (486958) Arrokoth from stellar occultation. Astrophysical Journal, 159:130, doi:10.3847/1538-3881/ab6ced.
par Thierno Ousmane BA | Oct 11, 2020 | Actualités
Il a été question à plusieurs reprises dans le magazine l’Astronomie de la Société Astronomique de France du radiotélescope LOFAR (Low Frequency Array). Il s’agit d’un réseau de plusieurs milliers de petits radiotélescopes répartis en Europe et coordonnés par l’institut néerlandais de radioastronomie, qui combine les signaux des différentes antennes pour créer un radiotélescope géant virtuel. La partie française de LOFAR est installée à Nançay, dans le Cher, au sein de la station de radioastronomie de l’Observatoire de Paris.
Image LOFAR d’une radiogalaxie dont l’image radio a été superposée à une image optique du ciel (issue du « Sloan Digital Sky Survey »). Les jets radio détectés par LOFAR comme ceux que l’on voit ici sous la forme de 2 lobes de part et d’autre de la galaxie indiquent la présence d’un trou noir supermassif situé au centre d’une galaxie. Il s’agit d’identifier celle-ci. Crédit Cyril Tasse, Observatoire de Paris – PSL et l’équipe survey LOFAR.
Dans le cadre du programme de science participative en ligne appelé « Galaxy Zoo » qui existe depuis une quinzaine d’années, un nouveau programme concernant les trous noirs supermassifs a été lancé sous le nom de « LOFAR Radio Galaxy Zoo ». Il s’agit pour les internautes de regarder et d’analyser des images de sources radio parmi les quatre millions de sources déjà découvertes avec LOFAR, pour aider à les associer à des galaxies vues par des télescopes observant à d’autres longueurs d’onde, par exemple dans le visible. Le but essentiel de ce travail est d’identifier les galaxies qui sont à l’origine des émissions radio (ou jets radios) observées par LOFAR, et parfois même de reconstituer ces jets radios à partir des données obtenues automatiquement. Ces jets radios sont émis au voisinage immédiat d’un trou noir supermassif situé en général au centre d’une galaxie. Ils peuvent se propager à des millions d’années-lumière de la galaxie, que l’on appelle alors une radiogalaxie. Il reste de nombreux problèmes à résoudre concernant ces jets radios : comment sont-ils formés près du trou noir ? Quelle est la relation de ce dernier avec la galaxie qui l’abrite ? On espère que l’étude d’un grand nombre de radiogalaxies permettra de répondre à ces questions fondamentales.
Le site officiel de LOFAR galaxy zoo est:
https://www.zooniverse.org/projects/chrismrp/radio-galaxy-zoo-lofar
Fabrice Mottez, Société Astronomique de France
par Thierno Ousmane BA | Oct 10, 2020 | Actualités, Brèves
- L’observatoire de l’Oukaimeden étudie les mondes aquatiques de l’étoile TOI-270
Le système TOI 270 © L’Astronomie Afrique.
En 2017, l’Observatoire de l’Oukaimeden (OUCA), de l’Université Cadi Ayyad et du
Laboratoire de Physique des Hautes Energie et Astrophysique s’illustrait par sa participation à la découverte du système TRAPPIST-1, une étoile autour de laquelle orbitent au moins 7 exoplanètes rocheuses ! L’OUCA continue d’explorer le monde fascinant des exoplanètes et vient de publier une nouvelle étude 1 concernant les exoplanètes gazeuses de l’étoile TOI-270. Ces exoplanètes gazeuses ont toutes les caractéristiques pour être en fait des mondes aquatiques. Cette étude montre comment le future télescope spatial James Webb (JWST) pourra explorer la composition de l’atmosphère de ces planètes à partir de transits (passage des planètes entre l’observatoire et l’étoile TOI-270).
Chouqar, J., Benkhaldon, Z., Jabiri, A., Yaeger-Lustig, J., Soubkiou, A., Szentgyorgyi, A. (2020) Properties of Sub-Neptune Atmospheres : TOI-270 system. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 495, Issue 1, pages 962–970, https://doi.org/10.1093/mnras/staa1198, https://arxiv.org/pdf/2004.12475.pdf
- A la re-découverte du champ de tectites de la Côte d’Ivoire
Tectite issue de la formation du cratère d’impact météoritique Bosumtwi au Ghana (ou Ivoirite) © David Baratoux
Les tectites sont des billes de verre issues d’un impact météoritique. Le champ de tectites en Côte d’Ivoire (Ivoirites) provient du cratère d’impact météoritique « Bosumtwi » au Ghana. Ces objets sont connus localement et portent le nom de « gardien de l’or » en Baoulé, en raison de leur association possible avec des gisements d’or superficiels. Elles ne contiennent elles-mêmes aucun métal précieux, mais sont précieuses aux yeux des scientifiques qui cherchent à comprendre leur formation, et la nature du matériau qui a été transformé sous forme de verre. Les dernières missions d’exploration datent de 1968 (John M. Saul). Une nouvelle équipe composée de chercheurs Ivoriens et Français sont partis à leur recherche au cours de deux missions de terrain en 2019 et 2020. Les nouvelles découvertes montrent qu’il est possible de trouver de nouveaux objets qui seront étudiés par Pétanki Soro, étudiant en master à Abidjan (Université Félix Houphouët-Boigny).
David Baratoux, Directeur de recherche à l’Institut de Recherche pour le Développement
par DavidBaratoux | Oct 8, 2020 | Actualités
Les projets pour couvrir notre ciel de satellites pour l’internet se poursuivent. Cependant, la société One Web, qui n’a pas réussi à boucler son budget (notamment auprès de son principal actionnaire, Softbank), s’est placée le 27 mars sous la protection du chapitre 11 de la loi américaine sur les faillites. En revanche, la société Starlink poursuit ses lancements par paquets de 60 satellites, environ une fois par mois (7 et 29 janvier, 17 février, 18 mars, 22 avril, début juin…).
Des flashs de satellites Starlink lancés le 29 janvier 2020, compris entre les magnitudes 2 et -2, observés à l’aube du 14 mai 2020, 3 mois et demie après leur lancement. Crédit : Nicolas Biver.
Les astronomes continuent de se mobiliser. Des représentants de Starlink se sont rendus le 27 avril à la conférence Astro2020 pour discuter avec eux. Elon Musk y a présenté quelques solutions, fondées sur l’orientation des panneaux solaires, et sur la pose de pare-Soleil en mousse.
Indépendamment, plusieurs articles de modélisation des effets visuels des satellites ont été publiés dans des journaux de recherche. Deux chercheurs de l’Observatoire Austral Européen (ESO) ont modélisé les conséquences pour l’astronomie optique, en considérant les satellites positionnés à leur orbite de travail (donc pas le dernier paquet de 60 en transit). Il y aura, en cas de succès de l’opération, 1100 satellites visibles à chaque endroit du ciel au crépuscule astronomique. La majorité (85 %) sera à moins de 30 degrés d’élévation sur l’horizon, mais 110 d’entre eux seront plus brillants que la magnitude 5. Pour la plupart des télescopes professionnels, 1 % à 3 % des observations seront rendues inexploitables par le passage d’un satellite ; plus grave, pour les télescopes à grand champ, comme le très ambitieux télescope Vera Rubin, 30 % à 40 % des images prises en début et en fin de nuit (une période très importante pour la surveillance des astéroïdes géocroiseurs) seront inutilisables.
Elon Musk, fondateur de SpaceX, est coutumier de déclarations inattendues ou fantasques sur Twitter, à propos de sa vie privée ou de ses projets. Cependant, la communication est sobre de la part de Gwyne E. Shotwell, la présidente et directrice exécutive de SpaceX, et les projets de la compagnie semblent avancer à bon train. Même si l’on ne peut en prévoir les résultats, SpaceX montre une bonne volonté à l’égard des astronomes. En sera-t-il ainsi avec les projets en gestation des autres compagnies ? La pollution visuelle et celle des mesures scientifiques, qui ne sont actuellement régies par aucun accord international, seront-elles systématiquement prises en compte dans le futur ? Les flottes géantes de satellites font émerger une problématique environnementale de plus, où il faut équilibrer progrès et protection de l’environnement.
Fabrice Mottez, Société Astronomique de France
par Thierno Ousmane BA | Oct 4, 2020 | Actualités
De nombreux amateurs ont le plaisir d’observer la galaxie M101 dans la Grande Ourse. Située à 23 millions d’années-lumière de la Terre, vue de face, elle est environ 10 fois plus massive que la nôtre, pour un disque presque 2 fois plus grand, de 170 000 années lumière (a.l.). Malgré sa masse plus élevée, M101 présente de nombreuses similitudes de forme, de populations d’étoiles et d’amas globulaires avec notre galaxie, la Voie lactée. Cependant, le modèle cosmologique standard, où les grandes galaxies sont construites par accrétion de galaxies naines, prévoient que les bulbes et les bras spiraux des galaxies géantes comme M101 soient entourées d’un halo riche en étoiles.
Les alentours de la galaxie M101 imagés par le Dragonfly Nearby Galaxy Survey, et au centre, un image en couleurs du Digital Sky Survey des régions brillantes de la galaxie. Les cercles en pointillés indiquent les distances de 24 000 et 48 000 parsecs (1 parsec = 3.26 années-lumière) du centre de la galaxie. Les carrés F1 à F9 sont les régions du halo de M101 où les étoiles ont été comptées, à l’aide notamment de mesures du télescope spatial Hubble.
Toutes les observations des grandes galaxies ne confirment pas cette prédiction. Six astronomes ont exploité des images du télescope spatial Hubble pour observer la répartition des étoiles de M101. À des distances comprises entre 120 000 et 190 000 a.l., les observations révèlent une population semblable à celle des amas globulaire de faible métallicité (pauvres en éléments atomiques lourds). Et puis au-delà, dans le halo, la densité d’étoiles chute terriblement. Ils estiment que le halo contiendrait 0,2 % de la masse totale des étoiles dans la galaxie. C’est très peu en comparaison des modèles de grandes galaxies, et aussi en comparaison de plusieurs galaxies observées auparavant. Les auteurs en déduisent que M101 possède un halo « anémique ». Cependant, M101 n’est pas la seule dans ce cas. Une galaxie que nous connaissons bien l’est aussi : la nôtre ! Mais il est étonnant qu’une galaxie grande comme M101 partage cette caractéristique avec la nôtre, qui est plus petite. Les simulations numériques des cosmologistes montrent que dans le scénario où les grandes galaxies grandissent par accrétion de galaxies naines, les halos ont principalement été alimentés en étoiles par les plus grandes d’entre-elles. Le halo peu dense et de faible métallicité de M101 montreraient alors que cette galaxie est parmi celles de l’Univers local ayant eu l’histoire la plus tranquille.
Fabrice Mottez, Société Astronomique de France
« Apprendre les sciences autrement » un projet financé par l’ambassade de France au Sénégal. Un groupe d’enseignants de lycées de Thiès participera en octobre 2020 à une formation en ligne de l’association F-HOU pour permettre aux élèves de faire en classe ce que les astrophysiciens font dans leurs laboratoires. Ce projet a été initié par F-HOU et Enda Graf.Pour plus d’informations:
