Magazine Observatoire de Paris n°4 mar/avr/mai 2006
Magazine Observatoire de Paris n°4 mar/avr/mai 2006
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°4 de mar/avr/mai 2006

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 26

  • Taille du fichier PDF : 1,8 Mo

  • Dans ce numéro : évènement... ESO, tremplin vers le futur.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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LE PUISSANT JET qui s’échappe de l’étoile RW Aur, ici marquée d’une croix, est encore plus long que ce que montre cette photographie prise avec le Téléscope Canada-France-Hawaii : 100 000 unités astronomiques. THE POWERFUL JET coming from the RW Aur star (indicated by a cross), is even longer than shown in this photograph taken with the Canada-France-Hawaii telescope : 100,000 astronomical units. C. Dougados, S. Cabrit,C. Lavalley, F. Menard/CF HT Contacts : Sylvie CABRIT Astronome LERMA + 33 (0)1 40 51 20 30 sylvie.cabrit@obspm.fr Chantal STEHLÉ Directeur de Recherche CNRS LUTH Chantal.Stehle@obspm.fr L’ÉTUDE DU DISQUE DE RW AUR avec le réseau de radiotélescopes du Plateau de Bure montre la présence d’un bras-de-marée (en rouge). Cette langue de matière, soumise aux effets gravitationnels de l’étoile B, joue peut-être un rôle dans l’activité particulièrement forte de RW Aur. THE STUDY OF THE RW AUR DISK with the IRAM Plateau de Bure network of radiotelescopes reveals the presence of a tidal tail (in red). This spit of matter, subject to star B’s gravitational forces, may play a role in RW Aur’s particularly strong activity. S. Cabrit, J. Pety,C. Dougados, N. Pesenti/IRAM 10 - MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°4/ACTUALITÉ DES LABORATOIRES Comment se forment les impressionnants jets de matière qui jaillissent des étoiles T tauri ? Pour percer ce mystère, onze instituts de sept pays se sont associés au sein d’un réseau de recherche baptisé Jetset. What is the origin of those spectacular jets of matter shootingup from T Tauri stars ? In order to solve this mystery, eleven institutes from seven countries have joined forces in what they call the Jetset training and research network. Certaines étoiles se comportent de la manière la plus étrange. Prenez les étoiles T Tauri. Il s’agit d’astres jeunes, âgés de quelques millions d’années, d’une masse proche de celle du Soleil. Elles sont souvent entourées d’un gigantesque disque de gaz et de poussière, précurseur d'un système planétaire analogue au nôtre. La matière du disque est entraînée vers l’étoile dans un mouvement en spirale, dit d’accrétion. On remarque également que, perpendiculairement au plan du disque, jaillissent deux impressionnants jets de matière. Très focalisés (leur angle d’ouverture n’est que de quelques degrés), leur diamètre atteint 50 unités astronomiques, soit la distance Soleil-Pluton, et la vitesse d’éjection de leurs particules 300 kilomètres à la seconde. L’origine des jets en question Ces mouvements d’accrétion et d'éjection n’en finissent pas d’alimenter le questionnement des scientifiques. L'accrétion semble nécessiter la présence de champs magnétiques, qui, de plus, jouent probablement un rôle dans la production des jets. « On pense qu’ils accélèrent la matière à la surface des disques et la refocalisent le long de leurs lignes de champ », explique Sylvie Cabrit. Cette hypothèse selon laquelle les jets proviendraient des disques, et non des étoiles, a été confortée par un travail réalisé avec le Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble. Les observations réalisées sont en conformité avec des modèles d’éjection de matière depuis le disque. Pour en savoir plus, un réseau de chercheurs, financé par l’Union européenne, s’est mis en place. Baptisé Jetset (Jet Simulation, Experiments and Theories), il regroupe onze instituts de sept pays : Irlande, Italie, Allemagne, Portugal, Grèce, Royaume-Uni et France. « Grâce à ce dispositif, des groupes de recherche autrefois en concurrence travaillent ensemble et mettent leurs outils en commun », se réjouit Sylvie Cabrit, également coordinatrice scientifique de Jetset. Le Laboratoire d'Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA à l'Observatoire de Paris est chargé de mener des observations avec les télescopes européens du VLT 1 (Chili) et de l'IRAM 2, et des simulations numériques avec l’École Normale Supérieure. À l'Observatoire de Paris également, le Laboratoire de l'Univers et de ses Théories - LUTH va apporter des modèles théoriques et des expériences de « mini-jets » en laboratoire. La collaboration scientifique doit se terminer en février 2009. « D’ici là, la force de travail que nous avons réunie devrait nous avoir permis d’expliquer la formation des jets », estime Sylvie Cabrit. ÉTOILES T TAURI : UN RÉSEAU POUR LES JETS FROM T TAURI STARS : THE JETSET NETWORK Some stars behave in the strangest of ways. Take T Tauri stars, for instance. These young stars, only a few million years old, have a mass comparable to that of the Sun. They are often surrounded by a huge disk of gas and dust, the forerunner of a planetary system similar to ours. The matter in the disk is pulled towards the star in a spiraling motion, the so-called accretion motion. In addition, two spectacular jets of matter shootup in opposite direction perpendicular to the plane of the disk. They are highly collimated (their opening angle is only a few degrees), with a diameter reaching 50 astronomical unitsthe distance from the Sun to Plutoand their particles are ejected with a speed ofup to 300 kilometers per second. SEARCHING FOR THE ORIGIN OF THE JETS Scientists are still baffled by these accretion-ejection phenomena. Accretion seems to require the presence of magnetic fields that may also play a role in producing the jets. « We believethat they accelerate matter at the surface of the disks and collimate it along their field lines », explains Sylvie Cabrit. This conjecture according to which the jets would come from the disks rather than the stars has been supported by joint work with the Grenoble Astrophysics Laboratory.The observations are consistent with models of magnetized ejection from the disk. In order to further study these phenomena, a research network funded by the European Union has been created. Known as Jetset (Jet Simulation, Experiments and Theories), it brings together eleven institutes from seven countries : Ireland, Italy, Germany, Portugal, Greece, the United Kingdom and France. « Thanks to this structure, research teams that used to compete with each other now work together and pool their resources », says a delighted Sylvie Cabrit, who is also a scientific coordinator for Jetset. The Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA) at the Observatoire de Paris is in charge of carrying out observations with the European telescopes of the VLT 1 (in Chile) and at IRAM 2, and of performing numerical simulations with the École Normale Supérieure. Also at the Observatoire de Paris, the Laboratory Universe and Theories (LUTH) will provide theoretical models and « mini-jet » experiments in the laboratory. The Jetset project will come to an end in February 2009. « By then, the strength of the research collaboration we have put together should have allowed us to explain the origin of T Tauri jets », Sylvie Cabrit believes. (1) Very Large Telescope (2) Institut de radioastronomie millimétrique, en France/Millimetric Radioastronomy Institute, in France. Pour en savoir plus/Further information : www.jetsets.org
Comment expliquer l’apparente accélération de l’expansion de l’Univers ? Grâce à une mystérieuse énergie noire, matière exotique à forte pression négative, répondent les cosmologistes. Jean-Michel Alimi, directeur du Laboratoire de l'Univers et de ses Théories - LUTH et ses collaborateurs proposent une autre interprétation. How can one explain the apparent acceleration in the expansion of the Universe ? Thanks to a mysterious dark energy, an exotic material with a strong negative pressure, cosmologists reply. Jean-Michel Alimi, head of the Laboratory Universe and Theories (LUTH), and his team propose another solution. C’est sans doute le plus important problème auquel la cosmologie contemporaine ait à faire face. Le mystère de l’énergie noire. En 1998, des équipes de recherche faisaient état de résultats troublants. Les supernovae lointaines qu’elles avaient observées apparaissaient moins brillantes que ce à quoi elles s’attendaient. Ces astres se trouvaient-ils donc plus loin que prévu, tout comme un phare en mer éclaire d’autant moins que la distance qui nous en sépare est importante ? Cela signifierait que l’expansion de l’Univers a accéléré au cours de son histoire, concluent les cosmologistes. Mais alors, quelle est cette « énergie noire » qui accentue la dilatation de l’espace ? « L’interprétation usuelle de l’énergie noire présente un inconvénient : elle exige de recourir à de fortes pressions négatives d’origine inconnue », remarque Jean-Michel Alimi. Le directeur du LUTH et ses collaborateurs proposent aujourd’hui une autre interprétation 1 : et si l’énergie noire ne réagissait pas à la gravitation comme la matière ordinaire (violation du principe d’équivalence faible aux échelles cosmologiques) ? Dans ce cadre, il faut revisiter la notion de gravitation et la décrire par une théorie dite tenseur-scalaire. La gravitation comprendrait une partie tensorielle, très bien décrite par la relativité générale d’Einstein, et une autre, dite scalaire. « Ce cadre présente l’intérêt de faire varier l’intensité de la gravitation au cours du temps. Aujourd’hui, la partie scalaire est très faible, indétectable de la partie tensorielle. C’est pourquoi la relativité générale semble très bien décrire de nos jours tous les phénomènes liés à la gravité », note Jean-Michel Alimi. Quel serait le candidat pour cette énergie noire qui défie les lois habituelles de la gravité ? Une cinquième force fondamentale s’ajoutant aux quatre connues (gravitation, électromagnétisme, interactions forte et faible) qui n’agit que pendant un laps de temps de l’histoire cosmique récente. « Ces deux caractéristiques, violation du principe d’équivalence et force fondamentale éphémère, permettent de dévier la dynamique de l’Univers de son cours prédit par la relativité générale à certains moments de son histoire », explique André Füzfa, cosmologiste au LUTH. Les supernovae observées auraient donc émis leur lumière lorsque la physique était légèrement différente de celle que nous connaissons aujourd’hui, à une époque où la gravitation n’était pas tout-à-fait celle d’Einstein. Et l’accélération apparente de l’Univers serait un effet cosmologique de la présence d’une nouvelle force défiant les lois de la gravitation. L’hypothèse séduit de plus en plus de chercheurs, qui s’associent au LUTH pour la creuser. Il faut dire qu’elle paraît aussi prometteuse qu’originale. Pour les chercheurs du LUTH, elle pourrait également s’appliquer à d’autres phénomènes comme l’inflation – une période de dilatation exponentielle qu’a connu l’Univers à ses débuts – ou même à la matière noire… MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°4/ACTUALITÉ DES LABORATOIRES - 11 UNE NOUVELLE INTERPRÉTATION DE L'ACCÉLÉRATION DE NOTRE UNIVERS A NEW INTERPRETATION OF THE ACCELERATION OF OUR UNIVERSE It is undoubtedly the most important problem facing contemporary cosmology : the dark energy mystery. In 1998, research teams reported some troubling results. The distant supernovae they had observed appeared less bright than they had expected. Were these celestial objects then farther away than predicted, just as the light from a lighthouse is weaker as its distance from the ship at sea increases ? This would mean, cosmologists concluded, that the rate of cosmic expansion has grown over time. But then, what is the nature of this « dark energy » that accelerates the expansion of space ? « The usual interpretation of dark energy presents a disadvantage : it requires the existence of a strong negative pressure whose origin is unknown », observes Jean-Michel Alimi. The head of LUTH and his team now propose a different interpretation 1 : what if gravitation did not have the same effect on dark energy as it does on ordinary matter (thus violating the weak equivalence principle at the cosmological scale) ? If this were the case, the notion of gravitation would have to be re-examined and described by means of a so-called tensor-scalar theory. Gravitation would consist of a tensor component, very well described by Einstein’s general relativity, and another one known as « scalar ». « In this approach, the strength of gravitation would vary with time. At the present time, the scalar component is very weak, indistinguishable from the tensorial part. And this is the reason general relativity appears to describe all present gravitational phenomena so well », adds Jean-Michel Alimi. What would be the nature of this dark energy that violates the usual laws of gravity ? A fifth fundamental force besides the four already known (gravitation, electromagnetism and the strong and weak interactions) which only acts during a certain period of time in recent cosmological history. « These two features, violation of the principle of equivalence and a short-lived fundamental force, would make it possible for the dynamics of the Universe to depart from its course, predicted by general relativity, at certain periods of its history », explains André Füzfa, a cosmologist at LUTH. The observed supernovae would then have emitted their light at a time when physics was slightly different from the one we know today and gravitation wasn’t quite that of Einstein’s. And the apparent acceleration of the Universe would be due to a cosmological effect of the presence of a new force that defies the laws of gravitation. This hypothesis, which appears as promising as it is original, appeals to a growing number of researchers, who are working together with the LUTH team in order to study it further. The LUTH researchers believethat their conjecture could also be applied to other phenomena such as inflationa period of exponential expansion at the very beginning of the Universeor even dark matter. (1) A. Füzfa, J.-M. Alimi, Physical Review D, vol. 73, 2 (2006) 023520 L’étude de certaines SUPERNOVAE, comme 1994D (l’étoile très brillante à gauche de la galaxie), laisse penser qu’il existerait une mystérieuse énergie noire. The study of certain SUPERNOVAE, such as 1994D (the bright star at the left of the galaxy), suggests the existence of a mysterious dark energy. High-z search team/NASA/STScI Contacts : Jean-Michel ALIMI Directeur de Recherche CNRS LUTH +33 (0)1 45 07 74 06 jean-michel.alimi@obspm.fr André FÜZFA Post-doctorant LUTH +33 (0)1 45 07 74 54 andre.fuzfa@obspm.fr Seule L’ÉNERGIE NOIRE permet de rendre compte des données observationnelles comme on le voit avec les deux courbes du haut. Only DARK ENERGY can explain observational data as can be seen by the two curves on theupper part of the figure. Données d’après P.Astier et al., Astronomy & Astrophysics 447 (2006)



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