Magazine Observatoire de Paris n°10 jun/jui/aoû 2008
Magazine Observatoire de Paris n°10 jun/jui/aoû 2008
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°10 de jun/jui/aoû 2008

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (220 x 307) mm

  • Nombre de pages : 32

  • Taille du fichier PDF : 22 Mo

  • Dans ce numéro : spécial spatial.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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L’épais nuage dense de Rho Ophiuchus abrite une nursery de très jeunes étoiles./Rho Ophiuchus thick dense cloud contains a very young star nursery. Isocam 1996/CEA Contacts : Pierre ENCRENAZ Professeur des universités, Université Pierre et Marie Curie LERMA + 33 (0)1 40 51 20 36 + 33 (0)1 44 27 44 45 pierre.encrenaz@obspm.fr Gérard BEAUDIN Ingénieur de recherche CNRS Responsable du GEMO LERMA + 33 (0)1 40 51 20 10 gerard.beaudin@obspm.fr L’instrument Heterodyne Instrument for Far- Infrared - HIFI emploie la technologie des diodes supraconductrices./The Heterodyne Instrument for Far-Infrared (HIFI) employs superconductor diode technology. SRON BEAU DUO ASTRO Les satellites Planck et Herschel constituent une pierre angulaire du programme scientifique de l’ESA. Ils seront lancés ensemble, en principe au premier semestre 2009, par Ariane 5 à Kourou. Puis, ils iront s’installer au point de Lagrange L2 à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Ces projets bénéficient de contributions de laboratoires français, du CNES et du CNRS. AN ASTRONOMICAL DUO The Planck and Herschel satellites are the cornerstone of ESA’s scientific program. They should be launched together in 2009 on-board Ariane 5 from Kourou. Both will operate from the Lagrange L2 point, 1.5 million kilometres away from Earth. French laboratories, CNES and CNRS contribute to these projects. HERSCHEL DANS LES SECRETS DES JEUNES ÉTOILES ET GALAXIES EN FORMATION Le satellite européen Herschel embarque un télescope dont le miroir ultra-léger, en carbure de silicium, est un véritable « tour de force artistique » : d’un diamètre de 3,6 mètres, il est épais de seulement 6 millimètres et, pourtant, les imperfections résiduelles à sa surface ne dépassent pas une amplitude encore mille fois moindre... Lancé en 2009 avec son demi-frère Planck à bord d’Ariane-5, il deviendra alors le plus grand observatoire jamais mis en œuvre dans l’espace 1.Ce joyau d’un milliard d’euros opèrera dans le domaine du rayonnement submillimétrique émis par les jeunes étoiles, les galaxies en formation et les molécules détectées dans l’infrarouge ou dans les ondes radio. Ce faisant, il ouvrira une nouvelle fenêtre sur l’Univers froid de nos origines et nous éclairera sur la vapeur d’eau qui participe au cycle cosmique de la matière ayant engendré les planètes... et la vie ! Les astronomes espèrent ainsi obtenir des images inédites en captant une sorte de lumière jusqu’ici restée absorbée par l’atmosphère de la Terre. Les ingénieurs du LERMA ont conçu le premier des six canaux de l’un des trois instruments scientifiques embarqués : Heterodyne Instrument for Far- Infrared - HIFI. Il couvre les fréquences de 480 à 640 GHz et les différentes raies de la molécule d’eau H 2 O avec les isotopes 2 6, 17, 18 de l’oxygène. Plongée vers l’Univers primordial Il devrait bientôt devenir possible de s’attaquer à des questions clefs telles que : « quand les toutes premières galaxies sont-elles nées ? » et « comment les étoiles se condensent-elles ? ». L’instrument long de 7,5 mètres et d’un poids de 3 tonnes, refroidi à -271°C (2 kelvins au-dessus du zéro absolu) de température par 2 300 litres d’hélium, pointera les nuages denses de poussières parentes des étoiles et tentera de détecter la pâle signature des galaxies primordiales réputées avoir brillé 200 à 400 millions d’années après le big bang, lui-même vieux de 14 milliards d’années. La mission emprunte son nom au Britannique sir William Herschel (1738-1822) découvreur du rayonnement infrarouge du Soleil. Les capteurs travailleront entre 60 et 670 microns de longueur d’onde afin de sonder la chimie complexe à l’œuvre dans la nursery d’Orion à 1 500 annéeslumière de la Terre, la nébuleuse Rho Ophiuchus, le centre de la Galaxie ou les comètes du système solaire. Ce successeur d’ISO - Infrared Space Observatory (qui avait commencé à déflorer le cosmos infrarouge de 1995 à 1998) est le fruit d’une collaboration entre 30 instituts de 15 pays. La contribution de l’Observatoire de Paris se présente comme un circuit hyperfréquence de 65 grammes au cœur de niobium supraconducteur. Il constitue l’état de l’art mondial et concrétise le savoir-faire acquis au terme de 30 années. 28 – MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°10 – SPÉCIAL SPATIAL/JUIN 2008 AVENIR HERSCHEL TO PIERCE THE SECRETS OF YOUNG STARS AND FORMING GALAXIES Le plus grand télescope spatial jamais lancé étudiera l’Univers infrarouge et froid avec l’aide du Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA. The largest space telescope ever launched will study the infrared and cold Universe with the help of the Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA). The European Herschel satellite carries a telescope whose ultra-light silicon carbide mirror is an artistic tour de force.With a diameter of 3.6 metres and only 6 millimetres thick, the amplitude of the residual imperfections on its surface is less than one thousand times smaller. To be launched in 2009 together with its half-brother Planck on-board an Ariane 5 rocket, it will become the largest ever space observatory 1. This one-billion-euro marvel will operate in the domain of the submillimetric radiation emitted by young stars, forming galaxies and molecules detected in the infrared and radio waves, opening a new window on the cold Universe of our origins. It is also expected to shed some light on the water vapour involved in the cosmic cycle of matter that resulted in the formation of planets and the appearance of life. Astronomers thus hope to obtain some new images by capturing a type of light that until now was absorbed by the Earth’s atmosphere. LERMA engineers designed the first of six channels of one of the three scientific instruments onboard the satellite : Heterodyne Instrument for Far-Infrared (HIFI). It covers frequencies from 480 to 640 GHz and the various lines of the H 2 O water molecule with the 16, 17 and 18 oxygen isotopes 2. A journey to the primeval Universe It should soon be possible to tackle such key questions as « When were the very first galaxies born ? » and « How do stars condense ? » The 3-ton, 7.5-metre long instrument, cooled to a temperature of -271°C (2 kelvins above absolute zero) by 2,300 litres of helium, will be aimedat the dense dust clouds, ancestors of the stars, to try to detect the faint signature of the primeval galaxies that are believed to have existed some 200 to 400 million years after the Big Bang, which took place 14 billion years ago.The mission is namedafter the British astronomer Sir William Herschel (1738-1822), who discovered the Sun’s infrared radiation. The sensors will operate at a wavelength of between 60 and 670 microns in order to probe the complex chemistry at work in the Orion stellar nursery, 1,500 light-years from Earth, the Rho Ophiuchus nebula, the centre of our galaxy and the comets in the solar system.This successor of ISO (Infrared Space Observatory, which had begun to reveal the infrared cosmos from 1995 to 1998) is the result of a collaboration among 30 institutes from 15 countries. The Observatoire de Paris contribution is a state-of-the-art 65 gram submillimeter wave device with a superconductor niobium core, a savoir faire resulting from 30 years of experience. 1. À comparer avec les 2,4 mètres de diamètre du télescope Hubble/Compared with Hubble’s 2.4-meter mirror. 2. L’élément oxygène se compose de 8 protons et de 8, 9 ou 10 neutrons. Ceci définit les trois variétés d’atomes (isotopes) correspondant : l’oxygène-16, -17 et -18 se distinguent par leur poids (nombre de nucléons)./The oxygen atom contains 8 protons and 8, 9, or 10 neutrons. This results in three corresponding types of atom (isotopes) : oxygen-16, -17, and -18, which differ by their weight (number of nucleons).
AVENIR Environ 380 000 ans après sa naissance, l’Univers est devenu transparent. En se refroidissant, il a libéré son rayonnement interne qui nous parvient aujourd’hui, après un voyage de 14 milliards d’années, sous forme d’un fond primordial microonde (5% de la « neige » parasite des écrans de télévision) à une température de 2,725 kelvins, juste au-dessus du zéro absolu. Ce rayonnement fossile découvert en 1964 par A. Penzias et R. Wilson puis cartographié, en 1992, par le satellite COBE 1 et, en 2001, par WMAP 2 va faire l’objet d’une nouvelle étude détaillée avec une précision d’image multipliée par 10 et une sensibilité 30 fois supérieure. Cette investigation avancée sera confiée au satellite Planck de l’ESA : 2 tonnes, 4,2 mètres de dimension et 600 millions d’euros. Lancé en 2009, il partagera avec Herschel la coiffe d’Ariane 5. Le graal des origines Enjeu ? La détection des fluctuations de températures - de quelques millionièmes de degré en amplitude et de taille supérieure à 5 minutes d’arc - qui ont porté en germes les embryons de galaxies actuelles dans le cosmos nouveau-né. On en déduira des renseignements sur la géométrie de l’espacetemps, la matière sombre, la mystérieuse énergie noire qui accélère l’expansion et l’éventuelle inflation démesurée des origines. Planck embarque un télescope de 1,5 mètre de diamètre. Le récepteur basse fréquence Low Frequency Instrument - LFI est constitué de 22 récepteurs et son confrère aux hautes fréquences High Frequency Instrument - HFI se compose de 52 bolomètres 3. En tout, 9 bandes de longueur d’onde seront couvertes entre 0,3 et 10 millimètres. Détail : ces bolomètres ultra-sophistiqués doivent leur performance à leur température de 0,1 kelvin, seulement un dixième de degré au-dessus du zéro absolu. Le Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA et le laboratoire Astroparticule et Cosmologie - APC ont contribué à la conception et la construction de l’instrument avec le support du CNES, en collaboration avec l’Institut d’Astrophysique Spatiale d’Orsay, l’Institut d’Astrophysique de Paris et d’autres laboratoires de huit pays. Ils traiteront également les données qui seront mises à la disposition de la communication scientifique une fois réduites. MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°10 – SPÉCIAL SPATIAL/JUIN 2008 – 29 PLANCK À L’ÉCOUTE DU BIG BANG PLANCK TO LISTEN TO THE BIG BANG Remonter jusqu’à l’aube des temps et cartographier les fluctuations du rayonnement fossile de l’Univers : tel est l’objectif du satellite Planck auquel contribue l’Observatoire de Paris. Travelling back to the beginning of time to map the fluctuations in the cosmic microwave background is the Planck satellite’s goal, a project to which the Observatoire de Paris contributes. SIMULATION DES FLUCTUATIONS du rayonnement fossile telles que devrait les « voir » Planck./Simulation of fluctuations in the cosmic microwave background as Planck should « see » them. ESA About 380,000 years after its birth, the Universe became transparent. As it cooled off, it released the internal radiation that reaches us today, after a 14-billion-year journey, in the formof a microwave primeval background (5 per cent of TV screen interference (« snow ») ) with a temperature of 2.725 kelvins, just above absolute zero. This cosmic radiation, discovered in 1964 by A. Penzias and R. Wilson and later mapped in 1992 by the COBE 1 satellite and, in 2001, by WMAP 2, will be studied by the Planck satellite with an image precision 10 times higher and a 30-fold increase in sensitivity. The 2-ton, 600-million-euro ESA satellite will be launched in 2009 together with Herschel on-board Ariane 5. The origins holy grail What is at stake is the detection of temperature fluctuations-of an amplitude of a few millionths of a degree and on a scale of more than 5 minutes of arc-which carried in embryonic formthe present galaxies at the early stages in the life of the Universe. From these data, astronomers expect to gather information on the geometry of space-time, dark matter, the mysterious dark energy responsible for the acceleration of the expansion of the Universe, and the huge inflation that occurred at the very beginning. Planck will carry a 1.5-metre telescope, a Low Frequency Instrument (LFI) madeup of 22 receivers, and its companion High Frequency Instrument (HFI) with its 52 bolometers 3. A total of 9 wavelength bands will be covered, from 0.3 to 10 millimetres. These highly sophisticated bolometers operate at a temperature of 0.1 kelvin, a mere tenth of a degree above absolute zero. The Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA) and the Astroparticle and Cosmology Laboratory (APC), contributed to the design and construction of the instrument with the support of CNES, in collaboration with the Orsay Space Astrophysics Institute, the Paris Astrophysical Institute, and laboratories ineight countries.They willalso process the data, which, once reduced, will be made available for scientific communication. 1. Cosmic Background Explorer. 2. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. 3. Bolomètre : détecteur individuel directement sensible à la chaleur - l’élévation de température - produite par l’arrivée et l’absorption d’un photon de lumière./A bolometer is a sensor that reacts to the rise in temperature produced by the arrival and absorption of a light photon. PLANCK opèrera au point de Lagrange L2 à 1,5 million de kilomètres de la Terre (soit quatre fois et demi la distance Terre-Lune), dans la direction opposée au Soleil./Planck will operate from the Lagrange L2 point, 1.5 million kilometres from Earth (the equivalent of four and a half times the distance between the Earth and the Moon), in the direction opposite to the Sun. ESA LE SATELLITE en test chez Thales Alenia Space, à Cannes./The satellite being tested at Thales Alenia Space, in Cannes. T. Maciaszek, CNES Contact : Jean-Michel LAMARRE Directeur de recherche CNRS LERMA +33 (0) 1 40 51 20 64 jean-michel.lamarre@obspm.fr



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