Clefs n°58 Automne 2009
Clefs n°58 Automne 2009
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°58 de Automne 2009

  • Périodicité : annuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 168

  • Taille du fichier PDF : 7,3 Mo

  • Dans ce numéro : dans les secrets de l'Univers.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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94 G.Perez/IAC L’astrophysique et l’exploration de l’Univers 3. Visible SoHo-GOLF Vue d’artiste du satellite SoHo observant le Soleil. Le satellite SoHo observe le Soleil, en continu, depuis l’espace. À son bord, l’instrument GOLF est plus particulièrement chargé de suivre les oscillations de notre étoile pour en déduire les conditions qui y règnent à l’intérieur (des acronymes Solar and Heliospheric Observatory et Global Oscil - lations at Low Frequencies). Domaine spectral Visible : doublet du Sodium Na D1 (589,6 nm) et D2 (596 nm). Description• Dimensions : 800 mm de long sur 325 de large et 170 de hauteur.• Poids : 90 kg. Lancement GOLF est un des instruments du satellite SoHo, lancé par une fusée Centaur, en 1995, à partir du Centre spatial Kennedy (Cap Canaveral). Position Point de Lagrange 1, à environ 1,5 million de km de la Terre en direction du Soleil ; cette position privilégiée lui permet de regarder en permanence le Soleil, contrairement aux instruments placés sur Terre qui doivent être CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 dupliqués et placés à différentes longitudes dans des observatoires autour de la Terre pour assurer la continuité de la prise des données. Durée de vie de la mission : jusqu’en 2009 au moins. Objectifs scientifiques Mesurer les déplacements de la surface du Soleil générés par les modes d’oscillation solaires, en observant l’étoile globalement à partir de la vitesse Doppler entre le satellite et le Soleil dans la raie d’absorption du sodium. Ainsi peuvent se détecter les modes les plus pénétrants (modes radiaux, monopolaires, dipolaires…) riches d’informations sur la région nucléaire du Soleil. De plus, GOLF va tester la modélisation stellaire dans la première phase d’évolution, en y introduisant des phénomènes dynamiques absents de l’évolution stellaire classique. Instruments GOLF est un spectrophotomètre à dispersion résonante mesurant le décalage des raies par rapport à une référence absolue, celle don - née par la vapeur du sodium contenue dans une cellule se trouvant dans l’instrument. Les photons solaires traversant cette cellule sont absorbés et réémis puis mesurés par deux détecteurs. La cellule est placée dans un champ magnétique d’environ 5 000 Gauss et la raie réémise divisée en deux composantes grâce à l’effet Zeeman. De plus, un champ magnétique variable (± 100 Gauss) permet de faire un petit décalage supplémentaire. Collaborations Franco-espagnole. Rôle du CEA• La détection par photomultiplicateur et l’électronique associée.• L’architecture électronique d’ensemble.• L’électronique de chauffage de la cellule et de modulation magnétique de l’aimant.• La réalisation de l’ordinateur de vol et du logiciel associé.• Le support informatique de gestion des données et de communication avec le sol.• La responsabilité scientifique de l’interprétation des données en termes de modélisation du Soleil. GOLF a permis de progresser dans la connaissance de la structure et de la dynamique interne du Soleil et de résoudre notamment le problème des neutrinos solaires, tout cela grâce à la mesure des modes acoustiques (modes p) de bas degrés. Ces ondes se propagent dans l’ensemble du Soleil mais contiennent de moins en moins d’information sur les couches de plus en plus profondes. Pour pouvoir sonder l’intérieur du cœur nucléaire du soleil, les physiciens ont dû traquer un autre type d'ondes : les modes de gravité non mesurés avant SoHO. GOLF fut le premier à mettre en évidence la signature de certaines des propriétés de ces modes de gravité, après la détection des candidats potentiels. Il s'agit d'une avancée importante. La détection de plusieurs modes de gravité aura pour impact de mieux connaître la dynamique et la structure interne du Soleil et en particulier de son cœur. GOLF semble montrer que la vitesse de rotation de ce cœur solaire, en moyenne, s’élève de 3 à 5 fois comparé au reste de la zone radiative, un résultat inconnu jusque-là. > Rafael-A. Garcia Service d’astrophysique (SAp) Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) Direction des sciences de la matière (DSM) Unité mixte de recherche astrophysique interactions multi-échelles (CEA-Université Paris 7-CNRS) CEA Centre de Saclay (Orme des Merisiers)
4. Rayons X XMM-Newton NASA Ce télescope spatial (de l'acronyme X Rays multi Mirror Mission) observe l'Univers dans la gamme des rayonsX. Pour cela, il est doté d'un système multimiroirs à incidence rasante capable de former des images à ces hautes énergies. Il s'agit du télescope en rayons X le plus sensible jamais envoyé dans l'espace. Domaine spectral Bande entre 0,3 et 14 KeV. Description• Dimensions : 10 m de longueur, 16 m d'envergure pour 4 m de diamètre.• Poids : 3,8 tonnes.• Lancement : en 1999, par la fusée Ariane 5, à partir de la base de Kourou.• Position : 7 000 km de périgée et 114 000 km d’apogée.• Durée de vie de la mission : 10 ans de vie nominale. Vue d’artiste du satellite XMM. Objectifs scientifiques Étudier les étoiles jeunes au cœur des nuages denses, les trous noirs et les étoiles à neutrons, la production et la circulation des éléments lourds, la formation et l'évolution des grandes structures ou encore la nature du fond diffusX. Instruments• Trois miroirs à incidence rasante travaillant dans le domaine des rayonsX. Tous sont dotés d’un spectro-imageur CCDs (pour Charge Coupled Devices), fonctionnant de façon similaire aux appareils photographiques numériques. Ces instruments permettent d’acquérir les spectres de régions choisies du ciel et les images indispensables pour déterminer la température ou la nature de l’émission du gaz chaud dans les restes de supernovae ou dans les amas de galaxies.• Un télescope optique optimisé dans le bleu et le proche ultraviolet. Collaborations Observatoire de l'Agence spatiale euro pé - enne (ESA) et pour la construction d’EPIC (pour European Photon Imaging Camera), un consortium de laboratoires venant d’Allemagne, Italie, Grande-Bretagne et France. Rôle du CEA• Mise au point puis étalonnage des caméras.• Fourniture de l’électronique dédiée pour étudier en temps réel l’interaction de chaque photonX.• Calcul d’une dizaine de paramètres pour déterminer, au sol, l’énergie du photon incident. Ce traitement, réalisé à bord, permet de transmettre au sol toute l’information scientifique utile et elle seule. Les différences majeures dans le fonctionnement des détecteurs CCDs X et « optiques » tiennent à ce que les rayonnements visibles reçoivent un flux de lumière dont les astrophysiciens se contentent de faire une image alors que, dans la bande des rayonsX, ils peuvent détecter et mesurer les photons un par un et ainsi faire, à la fois, des images et des spectres. Si, pour les rayonnements visibles, les CCDs s’utilisent comme des imageurs, ils font office de spectro-imageurs pour les rayonsX. Dans une telle utilisation, les CCDs se lisent donc aussi vite que possible afin d’éviter les empilements de photons. Autrement dit, le temps de pose élémentaire est le plus court possible, l’observation proprement dite étant la somme de toutes ces poses élémentaires. Dans ces conditions, le détecteur permet de déterminer l’énergie, la date d’arrivée et la direction incidente de chaque photon incident. Les images et les spectres sont fabriqués ultérieurement à l’aide de la liste des photons reçus pendant l’observation. En conclusion, XMM-Newton est un observatoire en rayons X très sensible, en fonctionnement continu depuis bientôt dix ans, que la communauté scientifique européenne espère bien voir fonctionner jusqu’en 2020. > Jean-Luc Sauvageot Service d’astrophysique (SAp) Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) Direction des sciences de la matière (DSM) Unité mixte de recherche astrophysique interactions multi-échelles (CEA-Université Paris 7-CNRS) CEA Centre de Saclay (Orme des Merisiers) CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 95



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