Magazine Observatoire de Paris n°1 mar/avr/mai 2005
Magazine Observatoire de Paris n°1 mar/avr/mai 2005
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°1 de mar/avr/mai 2005

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (201 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 2,0 Mo

  • Dans ce numéro : X-shooter, un projet APC-Observatoire de Paris.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
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8 IMAGE EN INFRAROUGE du pôle sud galactique obtenue avec le satellite IRAS. Infrared Processing and Analysis Center, Caltech/JPL. IPAC is NASA's Infrared Astrophysics Data Center INFRARED IMAGE of the galactic south pole from the IRAS satellite. Contact : Patrick HENNEBELLE LERMA & ENS + 33 (0)1 44 32 39 94 patrick.hennebelle@ens.fr Zoom sur... LE LABORATOIRE DE RADIOASTRONOMIE (LRA) est l'un des cinq laboratoires du Département de Physique de l'École Normale Supérieure. Il fait partie du LERMA (Unité Mixte de Recherche - UMR 8112 du CNRS), département de l'Observatoire de Paris. Les activités de recherche du LRA, au sein du LERMA, sont théoriques et observationnelles, très liées à la physique du milieu interstellaire et à la formation des étoiles. Elles portent à la fois sur le détail des processus collisionnels (réactions chimiques, processus dissipatifs, excitation collisionnelle des niveaux d'énergie des molécules et agrégats) et sur la dynamique globale du milieu. THE RADIOASTRONOMY LABORATORY (LRA) is one of five laboratories of the École Normale Supérieure Physics Department. It is part of LERMA (a CNRS Mixed Research Unit - UMR 8112), itself a department of the Observatoire de Paris. LRA's research activities within LERMA are both theoretical and observational in nature, closely related to interstellar medium physics and star formation. They concern the detailed study of collision processes (chemical reactions, dissipative processes, collision excitation of energy levels of molecules and aggregates) and the global dynamics of the medium. AVIS DE TURBULENCE SUR LE GRAND LARGE INTERSTELLAIRE TURBULENCE WARNING IN THE INTERSTELLAR OPENSE Il est très difficile de prévoir ou de reproduire le comportement d'un milieu turbulent comme le montrent les prévisions météorologiques dont chacun peut constater au quotidien le caractère plus qu'incertain. À l'instar des météorologues qui doivent composer avec la turbulence des écoulements atmosphériques, des astrophysiciens du Laboratoire d'Etudes du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA s'intéressent au phénomène de turbulence dans le milieu interstellaire. En effet, les chercheurs pensent que ce phénomène participe à la régulation du processus de formation stellaire. Predicting or replicating the behavior of a turbulent medium is a difficult thing. Take for instance weather forecasting a highly uncertain exercise as everyone knows so well. Following the example of meteorologists, who must reckon with the turbulence of atmospheric flow, astrophysicists at the Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA) are looking at turbulence in the interstellar medium. They believethat these phenomena contribute to the regulation of star formation processes. Loin d'être vide et calme, le milieu interstellaire est un mélange très agité, présentant une extrême diversité de densités, de températures et de degrés d'ionisation. Dès que le gaz est assez dense, l'hydrogène atomique, facile à observer en radioastronomie grâce à sa raie d'émission caractéristique à 21 cm de longueur d'onde, se combine en molécule H 2 pour former des nuages moléculaires. On pense aujourd'hui que les étoiles sont issues de la condensation gravitationnelle des « cœurs denses moléculaires » de ces immenses nuages sombres. En dépit du nombre important d'étoiles jeunes observables aujourd'hui et des progrès en simulation numérique, ces pouponnières stellaires recèlent encore de nombreux secrets car les processus en jeu sont nombreux et complexes. Nuages moléculaires, pouponnières stellaires Cela fait ainsi plus de 30 ans qu'un problème de première importance résiste aux investigations des astrophysiciens. Il s'agit du taux de formation d'étoiles dans la Galaxie. Ce dernier est, en effet, 100 fois plus faible que ne le prédit la plupart des modèles. Pour tenter de résoudre cette énigme, les chercheurs ont d'abord avancé l'hypothèse d'un effet induit par la présence du champ magnétique interstellaire. Plus récemment, une seconde école de pensée a privilégié le rôle de la turbulence. Sans qu'aucune réponse définitive ne puisse être donnée aujourd'hui, plusieurs difficultés tant observationnelles que théoriques ont amené les astrophysiciens à formuler de nouveaux questionnements. Comment les phénomènes de magnétisme et de turbulence interagissent-ils entre eux ? Y a-t-il d'autres processus physiques impliqués dans la formation et l'évolution des nuages moléculaires ? Les deux phases du milieu interstellaire Pour tenter de répondre à ces questions, une équipe du LERMA s'intéresse à la nature biphasique du milieu interstellaire et au rôle que jouerait la turbulence dans la transition entre les deux phases, l'une chaude et diffuse, l'autre froide et condensée, de l'hydrogène atomique interstellaire. Les simulations numériques montrent l'émergence d'une structure très complexe. La phase froide est très fragmentée et étroitement imbriquée avec la phase chaude. Les propriétés de l'écoulement, notamment la dissipation de l'énergie turbulente, en sont profondément affectées faisant de cette physique multiphasique une piste intéressante pour progresser dans la compréhension des phénomènes physiques qui concourent à la naissance des nuages moléculaires. Far from being empty and calm, the interstellar medium is a very active environment, exhibiting a remarkable diversity of densities temperatures and degrees of ionization. As soon as the gas reaches a critical density, atomic hydrogen, easily observable in radioastronomy thanks to its characteristic 21-cm wave length emission line, combines into H 2 molecules to formmolecular clouds. It is now believed that stars were born out of the gravitationa condensation of the « dense molecular cores » of these huge, dark clouds. Despite the large number of young stars that can nowadays be observed and the advances in numerical simulation, these stellar nurseries still conceal many secrets, for the processes at work ar plentiful and complex. Molecular clouds, stellar nurseries A thirty-year-old question of the utmost importance still baffles astrophysicists : How to explain the rate of star formation in our galaxy ? This rate is one-hundred times slower than the one predicted by most theoretical models. To try to solve the puzzle, scientists first conjectured that this was due to the interstella magnetic field. Lately, a second school of thought favored the rol of turbulence to explain the phenomenon. The problem remain open, and several observational and theoretical difficultie have led astrophysicists to ask new questions : How do magnetic and turbulence phenomena interact ? Are there other physical processes involved in the formation and evolution of molecular clouds ? The two phases of the interstellar medium To try to answer these questions, a team from LERMA is studying the two-phase nature of the interstellar medium and the role turbulence might play in the transition between the two phasesone hot and diffuse and the other cold and denseof interstellar atomic hydrogen Numerical simulations show the emergence of a very complex structure. The cold phase is very fragmented and both phases are closely interwoven. The properties of the flow, notably turbulence energy dissipation, are greatly affected. All this points to the significance of this multiphase physics for the understanding o the physical phenomena that combine to lead to the formation of molecular clouds. SIMULATION DE CONDENSATION THERMIQUE en régime turbulent. (courtesy of P.Hennebelle & E. Audit)
UN FUTUR GÉANT DE LA RADIOASTRONOMIE RADIOASTRONOMY'S FUTURE GIANT Dans le film Contact (1997), la scientifique interprétée par Jodie Foster reçoit un message venu du cosmos au Very Large Array, un radiotélescope qui déploie ses quelques 13 000 m² au Nouveau Mexique. Mais pour voir loin en ondes radio, il faut voir grand : avec une surface totale d'un million de mètres carré, SKA - Square Kilometre Array - sera le plus grand télescope jamais construit pour la radioastronomie ! L'Unité Scientifique de Nançay - USN va participer à l'Étude Préparatoire lancée par un consortium européen pour répondre au futur appel d'offre pour la construction de SKA. In the film Contact (1997), the scientist played by Judy Foster receives a message from the cosmos at the Very Large Array, a 13,000 m² radiotelescope located in New Mexico. But to see far with radio waves, one must think big : with a one-million square-meter surface, SKA (Square Kilometre Array) will be the largest radiotelescope ever built ! Nançay's Scientific Unit (USN) will participate in the « Preparatory Study » launched by a European consortium in response to a call for tenders for the construction of SKA. Connues seulement depuis le début des années 30, les ondes radio célestes apportent aux astronomes quantité d'informations sur les premières époques de l'Univers, la nature des premières galaxies et autres structures. La radioastronomie permet aussi d'étudier la formation des systèmes planétaires, et même de détecter des signaux pouvant provenir d'autres civilisations. Mais pour observer jusqu'aux confins de l'Univers, les radiotélescopes doivent avoir une dimension suffisamment grande : avec une surface totale d'un kilomètre carré, SKA permettra d'obtenir deux ordres de grandeur supplémentaires dans la sensibilité des instruments qui peuvent détecter les ondes centimétriques et métriques. De plus, des antennes distantes de milliers de kilomètres sont nécessaires pour former des images de haute résolution. Une vaste communauté scientifique, représentant plus de 15 pays, s'est donc rassemblée pour construire un gigantesque télescope. Une configuration à l'étude sur le site de Nançay Plutôt que de très grands bols récepteurs, le concept européen propose un réseau de plusieurs dizaines de milliers d'antennes réparties en stations, séparées entre elles par des distances allant jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres. L'Observatoire - USN, GEPI, LERMA, LESIA - est très impliqué dans l'Étude Préparatoire qui doit permettre de réaliser un démonstrateur baptisé EMBRACE (European Multi-Beam Radio-Astronomy ConcEpt). Une partie du démonstrateur EMBRACE va être implantée à Nançay, l'autre partie étant située à Westerbork aux Pays-Bas. La mise en œuvre d'une liaison fibre optique vers la Station de Nançay, soutenue par la Région Centre et le Département du Cher, permettra ainsi d'échanger en temps réel les données entre les deux sites. Cette configuration permettra d'effectuer des mesures d'interférométrie à très longue base dont la qualité sera un élément de démonstration de la viabilité du concept SKA européen. La participation de l'Observatoire consistera également en des activités de management, de modélisation numérique, de conception de circuits intégrés, et de développement de récepteurs robustes aux interférences. Known only since the beginning of the 1930s, celestial radio waves provide astronomers with extensive information on the early stages of the Universe, the nature of the first galaxies, and other structures. Radioastronomy also helps scientists to study the formation of planetary systems, and even to detect signals that may have been sent by other civilizations. But in order to observe the most remote corners of the Universe, the radiotelescope must be sufficiently large. SKA, with its one-square kilometer surface, will permit to increase by two orders of magnitude the sensitivity of instruments that can detect centimetric and metric waves. In addition, antennas thousands of kilometers apart are required to produce high-resolution images. A vast scientific community, representing over fifteen countries, was therefore put together for the purpose of building a giant telescope. A configuration under study at Nançay Rather than using very large receiving dishes, the European concept proposes a network of several tens of thousands of antennas grouped in stations and separated by distances ofup to several thousand kilometers. The ObservatoireUSN, GEPI, LERMA, LESIAis deeply involved in the Preparatory Study that will lead to the construction of a demonstrator known as EMBRACE (European Multi-Beam Radio-Astronomy ConcEpt). One part of the EMBRACE demonstrator will be located at Nançay and the other at Westerbork, in The Netherlands. The installation of a fiber-optic link, supported by the Center Region and the Cher Department, willallow the real-time exchange of data between the two sites. This configuration will permit very large baseline interferometric measurements whose quality will be one of the factors in demonstrating the viability of the European SKA concept. The Observatoire willalso participate in management, numerical modeling, development of interferencerobust receivers, and integrated-circuit design activities. Pour aller plus loin : http://www.skatelescope.org ACTUALITÉS DES LABORATOIRES - (1) VUE DES ANTENNES contenues dans les « tuiles » du concept européen de SKA W.J KLEPPE VIEW OF THE ANTENNAS in the « tiles » of the European concept for SKA. (2) SKA : OBSERVATION SIMULTANÉE dan des directions multiples SKA SIMULTANEOUS OBSERVATION in multiple directions. Contacts : Nicolas DUBOULOZ USN + 33 (0)2 48 51 86 06 nicolas.dubouloz@obs-nancay.fr Wim VAN DRIEL GEPI + 33 (0)1 45 07 77 31 wim.vandriel@obspm.fr Zoom sur... UN CONSORTIUM EUROPÉEN DANS LA COMPÉTITION Avec un instrument aussi performant et novateur, il est difficile de prévoir ou même d'imaginer les nouvelles découvertes fondamentales qui vont certainement voir le jour. Tous les concepts technologiques de SKA, qu devrait devenir opérationnel à partir de 2015, ne sont pas encore définis. Ils font l'objet d'une compétition internationale dont l'échéance est fixée à 2009. Des équipes de l'Observatoire de Paris font partie du consortium européen qui participe à la compétition en proposant un concept dont le principal avantage est de permettre des observations simultanées dans un grand nombre de directions du Ciel. A EUROPEAN CONSORTIUM IN THE RACE Thanks to such an advanced and powerful instrument, fundamental discoveries too difficult to predict or even imagine will most likely see the light. The scientific and technological features of SKA, which should be in operation by 2015, are not yet completely determined. They are the object of an international competition running until 2009. Teams from the Observatoire de Paris are members of the European consortium participating in this competition. The consortium proposes a concept whose main advantage is to allow for simultaneous observations of the sky in multiple directions.



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