COMMUNIQUE DE PRESSE   - CNRS-                                                            Paris, le 22 juin 2015,

Comprendre les oscillations des naines blanches magnétiques
Des chercheurs du laboratoire « Astrophysique, Instrumentation, Modélisation » Paris-Saclay (AIM – CNRS/CEA/Université Paris Diderot), de la Direction des applications militaires (DAM) du CEA, et du Laboratoire Univers et Théories (LUTH – Observatoire de Paris/CNRS/Université Paris Diderot) de l’Observatoire de Paris ont réussi à modéliser un phénomène énigmatique d’oscillations quasi- périodiques présent à la surface d’étoiles « naines blanches » fortement magnétiques appelées « polars ». Grâce à des simulations numériques, ils ont pu étudier l'importance des instabilités de plasma qui conduisent à des variations rapides de la luminosité de ces étoiles. Ces résultats vont pouvoir être confirmés grâce à l’utilisation de lasers de haute énergie qui permettront dans un avenir proche de reproduire en laboratoire des conditions physiques analogues à celles rencontrées à la surface des naines blanches.
Ces travaux font l’objet de deux publications dans la revue Astronomy & Astrophysics du 22 juin 2015.
A la fin de sa vie, le Soleil aura épuisé toutes ses ressources nucléaires. Son cœur s’effondrera alors sous l’action de la gravité en un astre très dense ayant une masse proche de celle du Soleil mais dans un volume équivalent à celui d’une planète comme la Terre. Il deviendra alors une « naine blanche ». Actuellement, les chercheurs estiment que près de 10% des étoiles de la Galaxie se sont déjà transformées en « naines blanches ». Certaines d’entre elles sont très fortement magnétiques avec un champ magnétique plus de dix millions de fois plus intense que celui du Soleil.
Lorsqu’elles sont en orbite autour d’une autre étoile, les naines blanches magnétiques, aussi appelées « polars », aspirent la matière qui tombe en chute libre jusqu’à leurs pôles dans ce qui est appelé une « colonne d’accrétion », région cylindrique mesurant quelques centaines de kilomètres de rayon. Dans cette colonne, la matière en chute libre atteint des vitesses supersoniques de l’ordre de 1000 km/s créant un phénomène d’onde de choc, analogue au « bang » des avions supersoniques. Cette onde de compression ralentit brutalement la matière qui s’échauffe et peut alors rayonner autant d’énergie qu’au cœur d’une étoile, principalement sous forme de rayons X, ultraviolets et lumière visible.
Entre 1982 et 1997, des variations de luminosité rapides ont été découvertes dans la lumière visible de cinq de ces polars, suggérant l’existence d’instabilités. Les scientifiques ont voulu comprendre l’origine de ces instabilités présentes dans ces étoiles fortement magnétiques. Dans un premier temps, et en complément de travaux antérieurs, ils ont produit des simulations numériques très précises du processus physique complexe de l’onde de choc due au déplacement de la matière dans la colonne d’accrétion des polars. Dans la majorité des cas, ces simulations ont montré l’existence de fortes instabilités se traduisant par une oscillation importante de la hauteur du choc au-dessus de la naine blanche et donc de la luminosité en rayons X. Pour la première fois, les chercheurs ont pu mettre en évidence un choc dit « secondaire » qui est « réfléchi » par la surface de la naine blanche lorsque la matière percute l’étoile.
Dans un second temps, les mêmes équipes ont recherché la présence de ces oscillations rapides, dont les périodes peuvent varier de 0,1 à 10 secondes, dans un ensemble de polars observées en rayons X par le satellite européen XMM-Newton. Mais, parmi les 24 polars qui ont été étudiées, aucun n’a pu révéler des oscillations rapides.
Dans certains cas, un champ magnétique trop fort peut amortir les oscillations et les rendre indétectables. Mais, malgré l’incertitude sur certains paramètres (masse de la naine blanche, section de la colonne d’accrétion ...), une partie au moins des polars observées par XMM aurait dû montrer des oscillations rapides dues aux variations du choc. L’obtention de ces nouveaux résultats et la découverte de l’absence de ces oscillations semblent aujourd’hui mettre en doute la validité des modèles standards sur le comportement des colonnes d’accrétion dont la physique est pourtant considérée comme bien maîtrisée.

Pour obtenir de tels résultats, les scientifiques ont mis au point des simulations numériques du comportement du plasma. Par ailleurs, les progrès réalisés en physique des lasers et l’utilisation croissante des lasers à haute densité d’énergie rendent désormais possible la reproduction en laboratoire de conditions similaires à celles rencontrées dans certaines structures de l’Univers. Ainsi, dans le cadre du projet d’expérimentation astrophysique baptisé « POLAR », le même groupe de scientifiques a déjà réussi à reproduire en partie, en laboratoire, les phénomènes physiques présents dans les colonnes d’accrétion à la surface des naines blanches. La récente mise en fonctionnement du Laser Mégajoule (LMJ) permettra, dans un futur proche et dans le cadre des expériences d’ouverture avec LMJ-PETAL, de créer une réelle maquette de colonne d’accrétion, ouvrant ainsi la voie à une véritable étude en laboratoire des instabilités de chocs.

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Herschel, une fenêtre sur l'Univers
Sylvie Rouat

Publié le 27-08-2013 à 15h32
Mis à jour le 01-09-2013 à 19h11

Le télescope est désormais hors service. Mais l'analyse des 25.000 heures pendant lesquelles il a fonctionné prendra des années.
Vue d'artiste d'un nuage moléculaire dans la Voie lactée. Un spectacle invisible à l'oeil nu, mais accessible au télescope Herschel. ESA - C. CarreauVue d'artiste d'un nuage moléculaire dans la Voie lactée. Un spectacle invisible à l'oeil nu, mais accessible au télescope Herschel. ESA - C. Carreau

INFRAROUGE. Le 29 avril 2013 a marqué la fin des observations scientifiques d'Herschel, le plus grand télescope spatial jamais lancé pour l’astronomie dans l’infrarouge. Après plus de quatre ans de bons et loyaux services, ce joyau européen a réalisé une moisson scientifique sans précédent : 35 000 observations du ciel en infrarouge pendant 25 000 heures, dans le cadre de 6 000 programmes scientifiques. Soit des années de travail en perspective pour exploiter une telle quantité d'informations. Il portait ce nom en hommage au physicien William Herschel qui découvrit l’infrarouge en 1 800.


Herschel, une grande bouteille thermos refroidie à -271 °C : 2 degrés sous le zéro absolu

Lancé par une fusée Ariane 5 le 14 mai 2009, il a voyagé 1, 5 million de kilomètres pour venir se poster en orbite autour du point de Lagrange L2, une sorte de point d’équilibre de l’espace où le satellite pouvait garder ses panneaux solaires tournés vers le Soleil et son télescope pointé vers l’extérieur du système solaire, dans un environnement thermique froid et stable. Le lieu idéal pour un télescope qui avait pour mission de dévoiler des régions de l'Univers jusqu’à à -225 °C : les étoiles naissantes et les galaxies lointaines en infrarouge lointain et submillimétrique, entre 60 et 600 microns. C’est dans ce domaine d’ondes que les galaxies émettent en effet la plus grande partie de leur énergie.


« Une galaxie, c’est des étoiles, du gaz et des poussières, remarque Laurent Vigroux, directeur de l’Institut d’Astrophysique de Paris et qui participé à la mission. Une partie de leur luminosité est absorbée par les poussières, qui réémettent ce rayonnement dans l’infrarouge. Certaines galaxies ont ainsi jusqu’à 100 % de leur lumière absorbé par les poussières. Elles ne sont pas détectables en lumière visible. »

BERCEAUX. Ces galaxies comme les nuages moléculaires, berceaux des étoiles, sont des objets froids, aussi invisibles à l’œil humain et aux télescopes optiques qu’un morceau de charbon dans la nuit noire. Mais même éteint, notre morceau de charbon émet un rayonnement thermique, le rayonnement infrarouge, invisible cependant depuis la Terre. Il a fallu attendre la conquête de l’espace pour que se développe l’astronomie infrarouge depuis l’orbite. En moins de trois décennies, cette toute jeune science a recensé tout de même des dizaines de milliers de nouvelles galaxies invisibles. Le domaine des ondes submillimétrique restait néanmoins largement inexploré et la fenêtre d’Herschel à 600 microns était jusque-là un domaine vierge, inconnu.

Pour capter ces faibles émissions infrarouges jusqu’à des distances de 11 milliards d’années-lumière, Herschel disposait du plus gros télescope jamais envoyé dans l’espace, doté d’un miroir de 3,5 mètres de diamètre. L’autre atout d’Herschel, c’était d’être lui-même très froid : le satellite était en effet conçu comme une grande bouteille thermos, refroidie à -271 °C, soit deux petits degrés au-dessus du zéro absolu.

En manque d'hélium, le satellite est désormais aveuglé par son propre rayonnement thermique

L’engin de 7,5 m de haut pour un poids de 3.3 tonnes était équipé de trois instruments : Hifi (Heterodyne Instrument for Far-Infrared) , un spectromètre à haute résolution dédiée à  l’étude de la chimie de l’Univers, PACS (Photoconductor Array Camera and Spectrometer), une caméra de bolomètres pour cartographier l’émission infrarouge des grains de poussière et SPIRE (Spectral and Photometric Imaging REceiver), qui remplissait les mêmes fonctions que PACS mais à de plus grandes longueurs d’onde, dans l’infrarouge submillimétrique.

De nombreux laboratoires français (Cnrs, Cea, Observatoire de Paris et universités...) ont participé à la conception et la construction de ces instruments, avec le soutien du Cnes, l'Agence spatiale française.

FIN ET COMMENCEMENT. C’est la fin de ses réserves d’hélium, le liquide de refroidissement qui lui permettait d’être l’objet le plus froid du ciel, qui a sonné l’heure de la retraite. Désormais, il est aveuglé par son propre rayonnement thermique. Le travail de la machine s’est arrêté, celui des astronomes commencent.

Cet article est le premier d'une série consacrée au satellite Herschel. Le prochain sera publié dans une semaine.

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LBT : premiers clichés du plus puissant télescope terrestre

Au terme de huit ans de construction, le grand télescope binoculaire LBT, situé sur le mont Graham en Arizona, a ouvert l'un de ses yeux et a fourni le 12 Octobre dernier ses premiers clichés. Ceux-ci concernent la galaxie en spirale NGC891, située à 24 millions d'années-lumière de la Terre, dans la constellation d'Andromède. Pour les astronomes, le miroir de 8,4 mètres de diamètre du télescope a délivré des images d'une acuité remarquable, et a prouvé que le LBT est apte à relever son défi : surpasser Hubble et se poser en concurrent direct des réseaux interférométriques géants Keck et VLT.

Astronome dans la salle de contrôle du LBT, le 12 Octobre 2005
Crédit : Large Binocular Telescope Corporation

LBT : le concurrent direct des grands interféromètres actuels
« Le LBT nous ouvrira de nouvelles possibilités dans l'exploration des planètes extrasolaires », se sont enthousiasmés Thomas Henning et Tom Herbst, de l'institut Max Planck d'Heidelberg, après observation des premières images délivrées par le télescope.
Inauguré en octobre 2004, le LBT (Large Binocular Telescope) est le fruit d'un projet commun des universités et d'une quinzaine de laboratoires et instituts de recherche américains, allemands et italiens. D'un coût global de 120 millions de dollars, il a été financé à hauteur de 50% par les Etats-Unis.
Construit sur un bâti d'élévation azimutale de près de 380 tonnes, il accueille deux miroirs en verre borosilicaté de 331 pouces de diamètre (8,4 mètres), espacés centre à centre de 14,4 mètres. Par soucis d'allègement de la masse de verre, le moule utilisé pour leur fabrication était constitué de mille six cents tuiles réfractaires dessinant une structure en nid d'abeille, dans laquelle on a « coulé » le verre porté à 1100 degrés celsius. Grâce à ce protocole révolutionnaire, ces miroirs de 16 tonnes chacun sont aujourd'hui les plus légers en regard de leur diamètre, mais aussi les plus grands de type alvéolés jamais construits (le précédent record était détenu par les deux télescopes Magellan, de 6,5 mètres de diamètre). En outre, ils sont également les plus lumineux : avec une focale de 9,5 m, leur rapport focale sur diamètre n'est que de 1,14 !

Miroir primaire du LBT, de 8,4 mètres de diamètre 
Crédit : Large Binocular Telescope Corporation
Si chaque miroir constitue à lui seul un télescope performant, l'objectif du LBT est de fonctionner comme interféromètre. En effet, dans cette configuration optique, il permet d'égaler la résolution d'un télescope de 22,8 mètres de diamètre.

Si les performances d'imagerie des grands interféromètres actuels (VLT, Keck…) restent limitées aux astres brillants et aux formes simples, du fait de leur haute dilution optique (le rapport entre le diamètre virtuel et la surface optique réelle), le LBT, quant à lui, avec son diamètre équivalent de 22,8 mètres pour une surface optique de 11,8 mètres, doit permettre de photographier en temps réel les corps célestes éloignés. Ainsi, en mode interférométrique, ses clichés devraient être dix fois plus clairs que ceux du télescope spatial Hubble.

Des premiers clichés très encourageants
Dans la nuit du 12 Octobre, pour sa première expérimentation, le télescope s'est tourné vers la constellation d'Andromède, et plus précisément vers la galaxie NGC891, qui s'étend à 24 millions d'années lumière de la Terre. Ces clichés exceptionnels ont été obtenus avec l'un des miroirs primaires du télescope, le second ayant été récemment transporté de l'université de l'Arizona vers le mont Graham.
Les images ont été capturées à l'aide d'un « appareil photo » dernier cri connu sous le nom de Large Binocular Camera (LBC), placé en surplomb du miroir primaire, au foyer principal du télescope. Conçu par les collaborateurs italiens, le LBC agit comme un appareil photo numérique d'une précision remarquable de 36 mégapixels (en regard des 5 mégapixels en moyenne des appareils-photo "du commerce").

D'après ses créateurs, le LBT sera totalement opérationnel en 2006, et pourra ouvrir grands ses yeux sur la création de l'univers. Avec ses performances inégalées, il permettra aux astronomes d'observer des galaxies éloignées avec une précision et une clarté encore jamais obtenues et permettra assurément des avancées significatives sur le mécanisme de création des étoiles et l'observation des confins de l'univers.

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Radiotélescope d'Arecibo


Radiotélescope d'Arecibo

Caractéristiques
Organisation
Université Cornell, National Science Foundation
Type
observatoire astronomique, radiotélescope +/-
Climat
Tropical
Site
http://www.naic.edu/
Lieu
Arecibo, Porto Rico ( États-Unis)
Pays
 États-Unis +/-
Coordonnées
18° 20′ 39″ N 66° 45′ 10″ O +/-
Localisation sur la carte des Petites Antilles

Le radiotélescope d’Arecibo est situé à Arecibo sur la côte nord de l’île de Porto Rico. Il est exploité par l’université Cornell avec un accord de coopération avec la National Science Foundation. L’observatoire fonctionne sous le nom National Astronomy and Ionosphere Center (NAIC) même si les deux noms sont officiellement utilisés.
Il est le plus grand radiotélescope simple jamais construit. Il collecte des données radioastronomiques, d'aéronomie terrestre et des données radar planétaires pour les scientifiques mondiaux. Son utilisation se fait après soumission de proposition à un comité indépendant.
Même s'il a été utilisé pour divers usages, il est utilisé principalement pour l'observation d'objets stellaires.

Sommaire
        1 Informations générales
        2 Conception et architecture
        3 Découvertes
        4 Utilisation
        5 Dans la culture
        6 Article connexe
        7 Voir aussi
        8 Liens externes

Informations générales
Le télescope d'Arecibo se distingue par sa grande taille : le diamètre de l'antenne principale est de 305 mètres, construite à l'intérieur de la dépression laissée par un effondrement. L'antenne est la plus grande antenne convergente incurvée du monde, ce qui lui donne la plus grande capacité de collecte d'ondes électromagnétiques. La surface de l'antenne est faite de 38 778 panneaux d'aluminium perforés, chacun mesurant environ 1 m sur 2 m, supportés par un maillage de câbles en acier.
C'est une antenne sphérique (par opposition à antenne parabolique). Cette forme provient de la méthode utilisée pour pointer le télescope. L'antenne est fixe mais le récepteur se positionne en son point focal pour intercepter les signaux réfléchis des différentes directions par la surface sphérique. Le récepteur est situé sur une plateforme de 900 tonnes suspendue à 150 m au-dessus de l'antenne par 18 câbles à partir de trois tours en béton armé, une de 110 m de hauteur et deux autres de 80 m de haut (les sommets des trois tours sont au même niveau). La plateforme possède une voie tournante de 93 m de long, en forme d'arc, sur laquelle sont montés l'antenne de réception, les réflecteurs secondaires et tertiaires. Cela permet au télescope d'observer n'importe quelle région du ciel dans un cône de 40 degrés autour du zénith local (entre -1 et 38 degrés de déclinaison). La localisation de Porto Rico près de l'équateur permet à Arecibo d'observer toutes les planètes du système solaire pendant environ la moitié de leur orbite.
Conception et architecture

La construction du télescope d'Arecibo a été initiée par le professeur William E. Gordon de l'Université Cornell, qui avait l'intention de l'utiliser à l'origine pour étudier l'ionosphère de la Terre. À l'origine, un réflecteur parabolique fixe, pointant dans une direction fixe avec une tour de 150 m pour porter l'équipement au foyer. Cette conception aurait eu un intérêt très limité pour d'autres domaines potentiels de recherche, tels que la science planétaire et la radioastronomie, qui ont besoin de viser différentes positions dans le ciel et de suivre ces positions pendant une longue période, alors que la Terre est en rotation. Ward Low de la Advanced Research Projects Agency (ARPA), a fait remarquer ce point faible et a mis Gordon en contact avec le Air Force Cambridge Research Laboratory (AFCRL) à Boston (Massachusetts) où un groupe dirigé par Phil Blacksmith travaillait sur les réflecteurs sphériques et un autre groupe étudiait la propagation des ondes radio dans et à travers la haute atmosphère. L'Université Cornell a proposé le projet à l'ARPA l'été 1958 et un contrat a été signé entre l'AFCRL et l'Université en novembre 1959. La construction a commencé l'été 1960 et l'ouverture officielle a eu lieu le 1er novembre 1963.
Le télescope a subi plusieurs modifications durant sa vie. La première grande modification a eu lieu en 1974 quand une surface haute précision a été ajoutée au réflecteur actuel. En 1997, un écran au sol a été installé autour du périmètre pour faire écran au rayonnement au sol et un transmetteur plus puissant a été installé.
Découvertes
Le télescope d'Arecibo a fait plusieurs découvertes importantes.
Le 7 avril 1964, peu après son inauguration, l'équipe de Gordon H. Pettengill l'a utilisé pour déterminer que la période de rotation de la planète Mercure n'était pas de 88 jours, comme ce qui était pensé, mais de seulement 59 jours.
En août 1989, l'observatoire a fait une image d'un astéroïde pour la première fois dans l'histoire : l'astéroïde (4769) Castalia.
L'année suivante, l'astronome polonais Aleksander Wolszczan a fait la découverte du pulsar PSR B1257+12, qui l'amènera plus tard à découvrir ses deux planètes en orbite. Elles furent les premières planètes extrasolaires jamais découvertes[réf. nécessaire].
Utilisation
Le télescope a également eu des utilisations militaires de renseignement, par exemple pour localiser les installations de radar soviétiques, en détectant leurs signaux rebondissant sur la Lune.
Arecibo est la source de données pour le projet SETI@home proposé par le laboratoire de sciences spatiales de l'Université de Berkeley.
En 1974, une tentative a été faite pour envoyer un message vers d'autres mondes. Un message de 1 679 bits a été transmis à partir du radiotélescope vers l'amas globulaire M13, qui se trouve à environ 25 000 années-lumière. Le modèle de 1 et 0 définit une image bitmap de 23 pixels par 73 qui inclut des nombres, des bonshommes dessinés, des formules chimiques et une image brute du télescope lui-même.
Article détaillé : Message d'Arecibo.
Du 3 au 7 mars 2001, l'observatoire a été utilisé pour observer l'astéroïde (29075) 1950 DA, considéré comme étant l'objet le plus proche de la Terre.
Dans la culture
Le télescope est apparu dans le film de James Bond GoldenEye, où Alec Trevelyan communiquait avec le satellite russe qui devait détruire Londres.
Dans l'épisode de X-Files intitulé Petits Hommes Verts, Fox Mulder est envoyé à l'observatoire d'Arecibo par un sénateur des États-Unis parce qu'ils ont été en contact avec une vie extraterrestre. L'observatoire devait être détruit par un groupe d'agents du gouvernement pour empêcher que le public découvre la vérité.
Il est apparu également dans les films Contact, The Arrival, The Losers et La Mutante 1.
Dans le jeu vidéo GoldenEye 007 sur Nintendo 64, la mission finale "Cradle" se déroule suspendu au dessus du télescope.
Dans le jeu de rôle COPS, dont l'action se passe entre 2030 et 2035, le télescope d'Ibanez au Mexique reçoit, le 5 mars 2028, un message en provenance d'une vie extraterrestre en réponse au message d'Arecibo.
Il est présent dans l'une des cartes du multijoueur de Battlefield 4, Transmission Pirate.

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