CNRS Le Journal n°218 mars 2008
CNRS Le Journal n°218 mars 2008
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°218 de mars 2008

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : CNRS

  • Format : (215 x 280) mm

  • Nombre de pages : 44

  • Taille du fichier PDF : 2,8 Mo

  • Dans ce numéro : SIDA, le combat sans répit

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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6 VIEDESLABOS Reportage ASTROPHYSIQUE Un peu plus près des étoiles Dans le tout nouveau Laboratoire Hippolyte Fizeau, installé à Nice et dans ses environs, les chercheurs rivalisent d’imagination pour mieux voir les étoiles. Reportage au cœur d’une unité impliquée dans les plus grands projets actuels d’astronomie. Sur les écrans, le projet de l’instrument Matisse du Very Large Telescope Interferometer. En 2013, il sera capable de recombiner dans l’infrarouge moyen la lumière en provenance de quatre télescopes. Denis Mourard valide le concept d’hypertélescope grâce à ces « trous », qui représentent plusieurs télescopes associés pour observer l’image d’un objet. Le journal du CNRS n°218 mars 2008 © Photos : L. Prat/CNRS Photothèque On s’attendait à apercevoir d’énormes coupoles, cachant des télescopes. À contempler et – pourquoi pas ? – à manipuler de titanesques machines. Mais l’on ne découvre finalement qu’un bâtiment des plus ordinaires au cours d’une visite au Laboratoire Hippolyte Fizeau 1 à Nice. Cette toute récente unité dispose, il est vrai, de trois autres sites dans les environs de la ville. Mais, « de toute façon », nous explique-t-on d’emblée, les gros instruments de la physique stellaire – cette branche de l’astrophysique consacrée à l’intérieur des étoiles et à leurs environnements – sont maintenant « hors de l’Hexagone ». Ils sont installés à l’autre bout du monde, dans des régions reculées de la Californie, du Chili et même bientôt de… l’Antarctique ! Créé en janvier 2008, par la réunion du Laboratoire universitaire d’astrophysique de Nice et d’une des composantes du laboratoire Gemini 2, le tout nouveau centre de recherche regroupe aujourd’hui quelque 70 personnes. Avec un objectif, explique son directeur, Farrokh Vakili : « Rassembler dans une même structure scientifique et administrative toute la chaîne des savoir-faire dont dispose la Côte d’Azur, utiles à l’avancement de l’interférométrie (lire ci-dessous) et de la physique stellaire. » Ici, théoriciens et modélisateurs côtoient des experts de la conception et de l’installation d’instruments d’observation sophistiqués. Une richesse qui place le laboratoire dans les tout premiers rangs mondiaux du domaine de la haute résolution angulaire, cette combinaison de procédés technologiques par laquelle il devient possible de distinguer les objets célestes dans leurs moindres détails. COMBINER LES IMAGES Un point fort dont on tire orgueil à Nice est l’utilisation d’une technique développée par le physicien Hippolyte Fizeau à la fin du XIX e siècle et remise au goût du jour au début des années 1970 : l’interférométrie. Le principe ? Remplacer, dans un premier temps, les grands télescopes par des batteries de plus petits, disposés à grande distance les uns des autres. Puis, dans un dispositif optique, faire interférer (c’est-à-dire superposer en la mélangeant) la lumière de l’astre recueillie par chacun de ces instruments. Les astronomes génèrent alors sur l’œil de leur caméra une figure brillante et tachetée dont ils réussissent, au prix de quelques astuces mathématiques, à tirer des informations sur l’objet observé. Les spécialistes s’appuient sur cette méthode et sur des instruments comme le VLTI (Very Large Telescope Interferometer), qui emploie les quatre grands et les quatre petits télescopes du Very Large Telescope (VLT) au Chili, ou encore sur le réseau Center for High Angular Resolution Astronomy (Chara) qui relie six télescopes répartis sur le mont Wilson en Californie. Grâce à ces outils, ils peuvent déterminer le diamètre et la forme d’une étoile ou encore établir la géométrie de telle ou telle structure stellaire. Et même, depuis peu, produire des images à fort grossissement et à très haute résolution. Problème : tout cela est encore loin d’être rodé ! Tirer le portrait d’une étoile nécessite en effet quatre à cinq jours d’observation et des mois de dépouillement de données. « L’efficacité de ces systèmes s’avère, de plus, inégale selon la partie du spectre lumineux 3 considérée », explique l’astronome Bruno Lopez. Aussi plusieurs équipes à travers le monde consacrent-elles d’importants moyens à tenter d’améliorer le procédé. Et cela, avec d’autant plus de motivation que les clichés obtenus ont une propriété extraordinaire : leur précision augmente avec la distance qui sépare les télescopes les uns des autres. Ainsi, un interféromètre constitué de deux télescopes éloignés de 100 mètres génère des images d’une résolution équivalente à celles produites par une seule lunette astronomique de 100 mètres de diamètre ! Les chercheurs du laboratoire Fizeau participent bien sûr à cet effort planétaire. Pour preuve, l’un d’eux, Denis Mourard, nous montre sur ordinateur la photo du dispositif interférométrique qu’il a mis au point avec son équipe et qui peut fonctionner dans le spectre visible. Installé aux États-Unis depuis septembre 2007 sur le réseau Chara, cet instrument, baptisé Visible Spectrograph and Polarimeter (Vega), peut mélanger la lumière de jusqu’à quatre télescopes et fournir aux astronomes des données uniques en leur genre sur la forme des objets observés, étoiles ou nuages interstellaires. Non loin de là, dans des bureaux voisins, c’est toute une équipe d’ingénieurs et de chercheurs qui a répondu en janvier 2006 à l’appel d’offres de l’European Southern Observatory (ESO) concernant les instruments de seconde génération du VLTI. Sous la direction de Romain Petrov, chercheur CNRS du laboratoire, ce groupe avait déjà conçu et réalisé Amber, l’appareil du VLTI aujourd’hui exploité par les scientifiques de Fizeau.
Ils travaillent ainsi, dans le cadre d’un projet international coordonné par Bruno Lopez, à une fantastique machine appelée Matisse 4. Lorsque celle-ci sera opérationnelle, vers 2013, elle sera capable de recombiner, dans « l’infrarouge moyen », la lumière en provenance des quatre grands télescopes de 8 mètres et distants de 200 mètres de l’installation chilienne, contre au maximum trois aujourd’hui. Les équipes de Fizeau réfléchissent déjà aux moyens d’utiliser ces futures méthodes pour répondre aux grandes questions de l’astrophysique. Grâce à ces nouveaux instruments interférométriques, les scientifiques disposeront en effet pour la première fois d’images très détaillées d’autres systèmes solaires. Ils pourront également étudier, par exemple, avec précision les taches – en fait, des tourbillons de gaz – présentes à la surface des étoiles, comme celles observées sur le Soleil. Autre retombée attendue : en analysant les clichés des disques protoplanétaires – les nuages de poussières et de planétoïdes qui entourent les étoiles –, ils en apprendront davantage sur la répartition des éléments chimiques en leur sein, sur leur chimie interne et même sur la formation des systèmes planétaires. © Y. Frenot/CNRS Photothèque/IPEV OÙ INSTALLER LES TÉLESCOPES ? Autre corde à son arc, le « Fizeau » est l’une des rares institutions au monde à disposer d’une capacité d’expertise dans le choix des sites astronomiques. Son groupe de quatre physiciens se consacrant à l’optique atmosphérique est régulièrement sollicité pour identifier les meilleurs endroits où installer des observatoires. Après avoir travaillé sur le VLT au Chili, il participe maintenant – pour le compte de l’ESO – aux études préliminaires du futur instrument européen supergéant E-ELT (European Extremely Large Telescope) dont la construction pourrait démarrer en 2015. Un télescope n’est pas un objet que l’on peut installer n’importe où ! « La qualité de ses clichés dépend, en effet, beaucoup de l’environnement », explique, coincé derrière une table débordant de papiers, François-Xavier Schmider, chercheur au CNRS. Outre la lumière des villes, d’autres pollutions sont à prendre en compte : par exemple, les vents, qui en altitude mélangent les couches d’air de températures différentes, peuvent provoquer des turbulences à l’origine d’un « flou » sur les images prises par les instruments d’optique. Pour traquer les lieux les plus propices à la pratique de l’astronomie, nos passionnés sillonnent parfois la planète. En l’an 2000, Éric Fossat, chercheur du laboratoire niçois, et ses collègues ont ainsi décidé de démarrer un programme… en Antarctique. Baptisé Astro-Concordia, celui-ci visait à évaluer la qualité du DômeC, ce point de la banquise où a été construite la célèbre station franco-italienne Concordia. Plusieurs membres du laboratoire se sont ainsi relayés sur place au cours des années – certains y effectuant des hivernages – pour des campagnes de mesure, qui leur ont permis de découvrir des propriétés atmosphériques exceptionnelles : air froid et sec (entre – 50 °C et – 80 °C en hiver !) , faibles turbulences…, pour eux, cette partie du plateau Antarctique a tout d’un haut lieu de l’astronomie. Conséquence : plusieurs grands instituts européens ont depuis pris l’initiative de se regrouper au sein du réseau « Antarctic Research, a European Network for Astrophysics » (Arena), coordonné par Nicolas Epchtein, autre scientifique CNRS de Fizeau, afin de réfléchir sur les futurs instruments qui pourraient y être déployés. Ces régions glacées seraient, en effet, l’endroit idéal où installer des appareils munis de systèmes de refroidissement comme les télescopes infrarouges. Ou encore les coronographes, ces dispositifs capables d’occulter la lumière des étoiles pour isoler celle des exoplanètes. Est-ce un hasard ? Le laboratoire est par ailleurs impliqué dans la construction d’un exemplaire nommé « Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research » (Sphere) et destiné quant à lui au VLT. Pour les chercheurs de Fizeau, tous les moyens sont bons pour s’affranchir des années-lumière qui les séparent de leurs objets d’étude. Vahé Ter Minassian 1. Laboratoire CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur/Université de Nice-Sophia Antipolis. 2. Laboratoire CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur. 3. Les ondes électromagnétiques perceptibles par l’œil humain, dont la longueur est comprise entre 380 et 780 nanomètres, constituent le spectre visible, qui va du violet au rouge. Mais le spectre lumineux comprend aussi l’ultraviolet (UV) et l’infrarouge (IR), de même nature que la lumière visible mais non perceptibles par l’œil humain. 4. L’instrument « Multi-Aperture Mid-Infrared Spectroscopic Experiment » est pré-étudié dans le cadre du réseau européen EII et réalisé avec le soutien et le financement de l’Institut national des sciences de l’Univers (Insu) du CNRS. VIEDESLABOS 7 À gauche, Alexis Carlotti élabore une nouvelle génération de masques de coronographes, dispositifs qui permettent d’occulter la lumière des étoiles pour détecter les exoplanètes. Le banc d’essai du futur coronographe Sphere, qui équipera le VLT, au Chili. CONTACTS ➔ Farrokh Vakili, farrokh.vakili@unice.fr ➔ Bruno Lopez, bruno.lopez@oca.eu ➔ Denis Mourard, denis.mourard@obs-azur.fr ➔ François-Xavier Schmider francois-xavier.schmider@unice.fr L’Antarctique, un lieu propice à l’astronomie ? Cette plateforme astronomique du programme Astro-Concordia permettra de le savoir en évaluant les propriétés atmosphériques du DômeC. Le journal du CNRS n°218 mars 2008



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