Magazine Observatoire de Paris n°14 déc 11/jan-fév 2012
Magazine Observatoire de Paris n°14 déc 11/jan-fév 2012
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°14 de déc 11/jan-fév 2012

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (211 x 298) mm

  • Nombre de pages : 28

  • Taille du fichier PDF : 3,8 Mo

  • Dans ce numéro : vision d'avenir.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Contact François LEBRUN Astronome APC + 33 (0)1 57 27 60 97 lebrun@apc.univ-paris7.fr 16 – MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°14/DÉCEMBRE 2011 APC/RECHERCHE PAR TARANIS, IL Y A DE L’ORAGE DANS L’AIR ! BY TARANIS, THERE’S A STORM IN THE AIR ! En 2016, le CNES lancera un microsatellite d’étude des phénomènes énergétiques et des flashs lumineux qui accompagnent les orages à haute altitude. Une équipe du laboratoire Astroparticule et Cosmologie APC réalise l’un des instruments embarqués. In 2016, the CNES will launch a microsatellite designed to study energy phenomena and light flashes accompanying high-altitude storms. A team at the Astroparticle and Cosmology Laboratory (APC) is building one of the onboard instruments. Si la mission Taranis porte le nom du dieu gaulois de la foudre et du tonnerre, ce n’est pas par hasard. Ce petit satellite doit aller caractériser les phénomènes énergétiques liés aux épisodes d’orages dans les hautes couches de l’atmosphère. Une équipe du laboratoire Astroparticule et Cosmologie - APC est experte en mesure du rayonnement gamma. Elle a été sollicitée afin de fournir l’un des six instruments de mesure embarqués. Deux mille orages éclatent en permanence... au-dessus de nos têtes ou dans le monde ! Les plus violents déclenchent des événements lumineux transitoires qui se propagent du sommet des nuages vers l’espace, entre 20 et 100 kilomètres d’altitude. On en sait encore très peu de chose. Lancé depuis Kourou par une fusée Soyouz, le microsatellite de 150 kilos du CNES aura pour mission de les scruter pendant deux ans. Le projet a été engagé en décembre 2010. À bord, l’expérience « X, Gamma and Relativistic Electrons » XGRE intègre trois senseurs conçus par les chercheurs d’APC et dédiés à la mesure des très brèves émissions des flashs gamma terrestres émis depuis l’atmosphère de notre planète. Bouffées de rayons gamma C’est dans les années 1960 que les astronomes ont découvert les phénomènes les plus violents de l’Univers, après le big bang : les sursauts gamma. Ces éphémères bouffées de photons durent une poignée de secondes. Elles apparaissent de manière aléatoire dans le ciel et proviennent de très grandes distances dans le cosmos. Mais on était loin d’imaginer que cela pouvait aussi se déchaîner beaucoup plus près. Il a fallu attendre 1994 pour qu’une expérience dédiée à bord du satellite américain Compton - Gamma Ray Observatory révèle, par hasard, l’existence de tels flashs gamma dans notre environnement. Le mécanisme d’émission, par accélération de faisceaux d’électrons, reste incertain. Seul indice : les flashs se produisent au-dessus des zones d’orages météo. Leur brièveté, de l’ordre de la milliseconde, les rend difficiles à discerner. Les meilleurs détecteurs de sursauts gamma actuels, tels le satellite Swift, sont trop lents. L’ensemble XGRE, lui, se composera de trois senseurs ultrarapides, constitués d’un sandwich de deux scintillateurs plastiques en enserrant un autre au bromure de lanthane (LaBr 3). Cette configuration permettra de distinguer photons et électrons. De la comparaison entre les différents comptages, on déduira la direction de propagation des particules : une information essentielle pour mieux comprendre la nature des mystérieuses bouffées d’énergie. It is not by chance that the Taranis mission was namedafter the Gallic god of thunder and lightning. The task of this small satellite is to study the energy phenomena that take place during storms in theupper layers of the atmosphere. Thanks to its expertise in gamma-ray measurements, a team at the Astroparticle and Cosmology Laboratory (APC) has been calledupon to build one of the six onboard measuring instruments. At any given moment, two thousand storms are raging above our heads or throughout the world ! The most violent of these set off transient luminous events that propagate from the top of thunderclouds towards space, at an altitude of between 20 and 100 kilometres. Very little is known about them. The mission of the 150-kilogram CNES microsatellite, which will be launched by a Soyuz rocket from Kourou, is to observe these light phenomena over a two-year period. The project, started in December 2010, features theX, Gamma and Relativistic Electrons (XGRE) onboard experiment. XGRE integrates three detectors designed by the APC team that will measure the À PARTIR DE 2016, TARANIS scrutera les gigantesques éclairs qui surgissent des nuages vers l’espace./Starting in 2016, Taranis will observe the giant flashes that reach outwards from clouds into space. CNES/D. Ducros very short emissions of terrestrial gamma flashes coming from our planet’s atmosphere. Gamma-ray flashes In the 1960s, astronomers discovered the most violent phenomena in the universe after the Big Bang : gamma-ray bursts. These short photon emissions, lasting only a few seconds, occur at random in the sky and come from far away in the cosmos. But it came as a surprise that they could also take place much closer to Earth. It was only in 1994 that a dedicated experiment aboard the American Compton Gamma Ray Observatory revealed by chance the existence of such gamma-ray flashes in our environment. The emission mechanism, by acceleration of electron beams, remains uncertain. The only clue : the flashes occur in areas above storms. Their very short duration, of the order of a millisecond, makes them difficult to detect. The best gamma-ray burst detectors available, such as the Swift satellite, are too slow. The XGRE will consist of three ultra-fast detectors, forming a sandwich of two plastic scintillators with a lanthanum bromide (LaBr 3) scintillator in the middle, a configuration that will enable to distinguish photons and electrons. By comparing the various counts, it will then be possible to deduce the particles’propagation direction : a crucial piece of information for a better understanding of the nature of these mysterious energy bursts.
RECHERCHE/LERMA MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°14/DÉCEMBRE 2011 – 17 CHAUD-FROID DANS LES AMAS DE GALAXIES HOT AND COLD IN GALAXY CLUSTERS Des filaments de gaz froid, riche en molécules, s’étendent autour de la galaxie elliptique géante qui trône au cœur de l’amas de Persée. C’est ce qu’a découvert un astronome du Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA. Cold gas filaments, rich in molecules, surround the giant elliptical galaxy at the centre of the Perseus cluster. They were discovered by an astronomer at the Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA). Les amas de galaxies constituent un milieu hostile. On sait depuis quatre décennies qu’ils contiennent du gaz chaud, dilué, porté à des millions de degrés et qui émettent d’intenses rayonsX. Dans ce contexte, la découverte de gaz froid autour de la galaxie géante NGC 1275 qui règne au cœur de l’amas de Persée, à 250 millions d’années-lumière de la Terre, peut paraître difficile à expliquer... C’est pourtant ce qu’observent Philippe Salomé du LERMA et son équipe qui s’appuient sur des données acquises à l’aide de l’antenne de 30 mètres du Pico Veleta en Espagne puis avec les six paraboles de 15 mètres de l’interféromètre du plateau de Bure, dans les Alpes françaises. Ces travaux menés en collaboration avec l’Institut de Radioastronomie Millimétrique indiquent que le gaz froid s’étend sous forme de filaments jusqu’à des distances d’environ 160 000 années-lumière du centre de la galaxie. À elles seules, ces structures concentrent l’équivalent d’un milliard de masses solaires de matière. Après la première détection en 1989 à l’aide de la grande antenne de 30 mètres, il aura fallu attendre une dizaine d’années et l’amélioration des performances des récepteurs pour que l’on puisse découvrir, autour de la galaxie, les filaments du gaz froid trahis par l’émission de la molécule de monoxyde de carbone CO. Le centre de l’amas a, ensuite, été cartographié en détail avec l’interféromètre de Bure afin de mesurer la taille des filaments et la vitesse du gaz. En 2010 par ailleurs, le télescope spatial infrarouge européen Herschel a confirmé la présence de gaz froid et de poussière dans un échantillon d’une dizaine de galaxies aux centres d’amas, dont celle du cœur de l’amas de Persée. Mystérieux filaments Reste à expliquer cette présence improbable dans un environnement ultrachaud. Les chercheurs explorent la question à l’aide de simulations numériques en tenant compte de l’intervention possible du noyau actif de la galaxie, lui-même alimenté par un trou noir géant. Dans ce contexte, la mise en service d’Atacama Large Millimeter Array - ALMA, un interféromètre international qui comprendra au final 66 antennes allant de 7 à 12 mètres de diamètre et qui pourra s’étendre sur 16 kilomètres de dimensions, est un moment très attendu. Cette étape a débuté à l’automne 2011, sur le plateau de Chajnantor, au Chili. Elle produira de grandes avancées en permettant de cartographier avec une bien plus grande précision et une bien meilleure sensibilité le mystérieux gaz froid du cœur des amas. Galaxy clusters are a hostile environment. It has been known for four decades that they contain hot, diffuse gas at temperatures of millions of degrees and emitting intense X-rays. In such circumstances, the discovery of cold gas around the giant NGC 1275 galaxy at the centre of the Perseus cluster, 250 million light-years away, may appear difficult to explain. This is nonetheless precisely what Philippe Salomé at LERMA and his team have observed, using data from the 30-metre antenna at Pico Veleta in Spain, and later with the six 15-metre parabolic antennas of the Plateau de Bure interferometer, in the French Alps. Their work, carried out in collaboration with the Institut de Radioastronomie Millimétrique, indicates that cold gas filaments can be found at distancesup to 160,000 light-years from the centre of the galaxy. The total mass of these structures is equivalent to one billion solar masses of matter. After the first detection by the 30-metre antenna in 1989, some ten years went by before improvements in reception technology allowed the discovery of cold gas filaments around the galaxy, thanks to emissions from CO (carbon monoxide) molecules. The centre of the cluster was later mapped in detail with the Plateau de Bure interferometer in order to measure the filaments size and gas velocity. In addition, in 2010, the European Herschel infrared space telescope confirmedthe presence of cold gas and dust in a sample of ten galaxies lying at the centre of clusters, including the one at the centre of the Perseus cluster. LE TÉLESCOPE HERSCHEL a détecté du carbone, de l’oxygène et de l’azote au sein des galaxies centrales d’amas./The Herschel telescope detected carbon, oxygen, and nitrogen in several central cluster galaxies. ESA - D. Ducros, 2009 Mysterious filaments How can such an unlikely presence in an extremely hot environment be explained ? LERMA scientists are studying the question with the help of numerical simulations, taking into account the possible effect of the galaxy’s active core, fed by a giant black hole. In this context, the completion of the Atacama Large Millimeter Array (ALMA), an international interferometer with sixty-six 7 to 12-metre antennas spread over 16 kilometres, is eagerly awaited. This stage began in the fall 2011, on the Chajnantor plateau, in Chile. It promises to bring about important advances, as it willallow a more accurate and sensitive mapping of the mysterious cold gas at the centre of clusters. IMAGE OPTIQUE DES FILAMENTS dans la galaxie centrale de l’amas de Persée. Superposées (en blanc), les régions où le gaz moléculaire a été détecté par l’interféromètre du Plateau de Bure./Optical image of the filaments in the galaxy at the centre of the Perseus cluster. Superimposed (in white), the regions where the molecular gas was detected by the Plateau de Bure interferometer. Conselice et al. 2001 Contact Philippe SALOMÉ Astronome-adjoint LERMA +33 (0)1 40 51 21 03 philippe.salome@obspm.fr



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