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 spectrographe GIRAFFE en cours d'installation sur la plate-forme du Very Large Telescope de l’European Southern Observatory en 2002. The GIRAFFE spectrograph being mounted on the platformof the Very Large Telescope at the European Southern Observatory in 2002. ESO Contact : Mathieu PUECH Post-doctorant GEPI +33 (0)1 45 07 71 43 mathieu.puech@obspm.fr LA DENSITÉ ÉLECTRONIQUE DES GALAXIES LOINTAINES A FIRST FOR DISTANT GALAXIES : ELECTRON DENSITY MAPS Pour la première fois, des cartes de la densité électronique des galaxies lointaines ont pu être établies. Elles permettent de mieux comprendre comment ces objets astronomiques ont évolué dans le temps. Une recherche menée au sein du laboratoire GEPI - Galaxies, Étoiles, Physique et Instrumentation à l'Observatoire de Paris. For the first time, electron density maps of distant galaxies have been drawn. They will help astrophysicists to better understand how these celestial objects developed over time. A research project carried out at GEPIGalaxies, Stars and Physics Instrumentation Laboratory of the Observatoire de Paris. Comment les galaxies observées aujourd’hui dans notre entourage se sont-elles formées au cours de l’histoire de l’Univers ? Pour le savoir, les astrophysiciens doivent opérer un saut dans le passé : ils observent les galaxies lointaines, donc toutes jeunes, afin de mieux comprendre la manière dont elles ont évolué. Celles que Mathieu Puech, post-doc 1 au GEPI, a étudiées grâce à l’un des télescopes du VLT (Very Large Telescope, au Chili) se situent à une époque où l'Univers était plus jeune de six milliards d'années, soit avant que notre propre Soleil se soit formé. Pour analyser la lumière provenant de ces galaxies, le scientifique a utilisé l'instrument Giraffe, l'un des spectrographes multi-intégrales de champ les plus performants au monde. Conçu et réalisé au GEPI, Giraffe 2 est capable d’observer simultanément 15 galaxies distantes. Un avantage de poids lorsqu’on souhaite réaliser une étude statistique sur un grand nombre d’objets. Mieux encore, chacune de ces galaxies est découpée en sous-parties dont on peut ensuite étudier le spectre. Ainsi peut-on connaître, par effet Doppler, quelles sont les parties qui se rapprochent de l’observateur et celles qui s’en éloignent. Bref, Giraffe permet de dresser une carte de la cinématique des galaxies lointaines en fournissant des champs de vitesse. Présence d'oxygène ionisé Mais il y a plus. Dans ces spectres, Mathieu Puech s’est intéressé aux deux raies très proches qui signalent la présence de l’oxygène ionisé, et que Giraffe peut distinguer grâce à son excellente résolution spectrale. Le rapport d’intensité entre ces raies est fonction de la densité d'électrons présents dans le gaz ionisé de la galaxie observée. « Dans une de ces galaxies se forme un nombre très important d'étoiles sans que l'on sache pourquoi. La densité électronique nous permet de progresser en mettant en évidence une région bien précise où se produit une grande partie de cette formation stellaire », explique Mathieu Puech. Ainsi ces travaux permettent-ils de mieux comprendre la manière dont la galaxie est en train d’évoluer. « Ce n’est qu’une première étape, insiste Mathieu Puech. L’étude des raies de l’hydrogène devrait permettre de dresser directement des cartes de formation d'étoiles. Avec cette méthode, et en utilisant les futurs télescopes de très grand diamètre, nous pourrons cartographier précisément les propriétés physiques et chimiques des galaxies distantes. » (1) Post-doc : poste temporaire dédié aux jeunes docteurs. Post-doc : Temporary position held by young PhDs. (2) Voir l'article "FLAMES/GIRAFFE : dans le secret des galaxies lointaines" paru dans ce magazine en décembre 2004, n°0,pp. 10-11./See "FLAMES-GIRAFFE : in the secrets of distant galaxies" in the December 2004 issue (no. 0) of this magazine,pp. 10-11. 8- MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°4/ACTUALITÉ DES LABORATOIRES How were the galaxies we observe today formedin the course of the history of the Universe ? To find out, astrophysicists must travel back in time : they observe distant galaxies, which are therefore very young, in order to better understand how they have evolved. Those studied by Mathieu Puech, post-doc 1 at the GEPI, using one of the VLT telescopes (Very Large Telescope, in Chile) date back to a time when the Universe was six billion years younger and hence before our own Sun existed. In order to analyze the light coming from those galaxies he resorted to Giraffe, one of the most advanced multi-integral field spectrographs in the world. Designed and built at GEPI, Giraffe 2 can observe 15 distant galaxies at the same time. This is a distinct advantage for scientists wishing to carry out statistical studies on a large number of objects. Better still, each of these galaxies is divided into pieces whose spectra can then be studied. In this way, it is possible to discover, by Doppler effect, whether a given region of the galaxy is moving toward the observer or away from him. In short, thanks to the velocity fields provided by Giraffe, a map of the kinematics of distant galaxies can be drawn. Presence of ionized oxygen But that is not all. In those spectra, Mathieu Puech studied in particular the two lines close together that indicate the presence of ionized oxygen, and which Giraffe can identify thanks to its excellent spectral resolution.The ratio between the intensities of those lines is a function of the density of electrons in the ionized gas present in the galaxy. « In one of those galaxies, a substantial number of stars are formedfor reasons stillunknown. Electron density is a clue that allows us to identify a particular region where a large proportion of this stellar formation takes place », explains Mathieu Puech. This approach helps astrophysicists to better understand the way in which the galaxy is evolving. « It is only a first step », insists Mathieu Puech. « The study of hydrogen lines should permit us to draw maps of star formation directly. Using this method and the future verylarge-diameter telescopes, we will be able to accurately map the physical and chemical properties of distant galaxies. » L’EXEMPLE DE CFRS039003/THE EXAMPLE OF CFRS039003 GEPI – Observatoire de Paris Photo 1/Les galaxies, comme CFRS039003 ici vue dans le visible, présentent un taux de formation d'étoiles élevé : environ 100 masses solaires par an. Galaxies such as CFRS039003, here seen in the visible spectrum, present a high star formation rate : about 100 solar masses per year. Photo 2/Le champ de vitesse est celui d'un disque en rotation classique, tournant sur lui-même (une partie en bleu s’approche de l’observateur tandis qu’une autre, en rouge, s’en éloigne)./The velocity field is that of a disk rotating about itself (one region, in blue, is moving towards the observer whereas another, in red, is moving away). Photo 3/La cartographie de la densité électronique faite avec Giraffe montre qu’une zone précise de la galaxie concentre la plupart des étoiles en cours de formation (en noir, à gauche). Reste aujourd’hui à expliquer ce phénomène./The electron density map drawn with Giraffe reveals that a particular region of the galaxy contains most of the stars being formed(in black, on the left). This phenomenon remains unexplained.
ÊTRE EN PHASE Le regard que les astronomes ont posé sur l'Univers s'est essentiellement aiguisé en augmentant la taille des télescopes. Mais si voir loin est une chose, il faut aussi voir net. Or pour l'astronome qui essaye de prendre une image d'un corps céleste, la turbulence atmosphérique se traduit par un léger flou, diluant les détails les plus fins et diminuant le contraste. La solution est venue dans les années 1990, avec le développement de la technique de l’optique adaptative qui permet de compenser, en temps réel, les mouvements de l’atmosphère à l’aide de miroirs déformables. Ces techniques, ainsi que celles de l’interférométrie multi télescopes appartiennent à un nouveau domaine prometteur, celui de la Haute Résolution Angulaire qui fournit d'ores et déjà aux astrophysiciens des capacités d’observation exceptionnelles. Deux laboratoires de l’Observatoire de Paris : le Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique - LESIA et le laboratoire Galaxies, Étoiles, Physique et Instrumentation - GEPI sont impliqués dans la création du pôle d’excellence PHASE - Partenariat Haute Résolution Angulaire Sol-Espace. Des recherches fondamentales pour des projets d’envergure Cela fait déjà une vingtaine d’années que les équipes de l’ONERA, de l’Observatoire de Paris, du CNRS et de l’Université Paris 7 - Denis Diderot travaillent en collaboration sur des projets d’instruments d’optique pour l’astronomie. Leur regroupement au sein du GIS PHASE va leur permettre d’atteindre la taille critique nécessaire pour devenir un acteur-clef en Europe dans les domaines de l’optique adaptative, de l’interférométrie multi télescopes, de la reconstruction d'images, de l’imagerie à très haute dynamique et de la propagation à travers la turbulence atmosphérique et les milieux non homogènes. La création de PHASE va en outre favoriser la mutualisation des moyens de R&D sur une plate-forme commune et enrichir l’offre de formation au sein des masters et de l’école doctorale d’Astronomie & Astrophysique d’Île-de-France. MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°4/ACTUALITÉ DES LABORATOIRES - 9 POUR VOIR NETTEMENT PLUS LOIN TO BE IN PHASE IN ORDER TO SEE BETTER AND FARTHER Comprendre l’origine des structures de l’Univers, détecter la vie sur les planètes extrasolaires, autant de défis scientifiques que seuls des instruments sophistiqués, capables de voir mieux et plus loin, peuvent permettre de relever. C’est le domaine de la Haute Résolution Angulaire - HRA, dont les enjeux ont incité quatre établissements – l’ONERA, l’Observatoire de Paris, le CNRS et l’Université Paris 7 - Denis Diderot – à se regrouper pour créer le Groupement d’Intérêt Scientifique baptisé « PHASE ». Understanding the origin of the structures in the Universe, searching for life on extrasolar planets... Scientific challenges such as these can only be takenup with the help of sophisticated, powerful instruments capable of seeing more sharply and farther. This is the field of high angular resolution (AHR),with challenges that have prompted four institutionsONERA, the Observatoire de Paris, the CNRS and the University Paris 7-Denis Diderotto pool their resources by creating « PHASE ». IMAGE INFRAROUGE (λ=3.8 µm) DU CENTRE DE LA GALAXIE, autour du trou noir SgrA*. Cette image a été obtenue en juin 2004 avec le système d’optique adaptative Naos/Conica installé sur le VLT. INFRARED IMAGE (λ=3.8µm) OF THE CENTER OF THE GALAXY, round the SgrA* black hole. This image was taken in June 2004 with the Naos/Conica adaptive optics system mounted on the VLT. LESIA - Observatoire de Paris Astronomers improved their observations of the Universe essentially by increasing the size of their telescopes. But seeing far it’s not all ; one must also see sharply. Atmospheric turbulence gets in the way of the astronomer taking a picture of a celestial body, slightly blurring the smallest details and reducing contrast. This problem was solved in the 1990s with the development of adaptive optics, a technique that compensates in real time for atmospheric turbulence through the use of deformable mirrors. These techniques, together with those of multi-telescope interferometry, belong to a new and promising field, that of high angular resolution, which already provides astrophysicists with exceptional observational capabilities. Two laboratories of the Observatoire de Paris, the Laboratory for Space Studies and Astrophysics Instrumentation (LESIA) and the Galaxies, Stars and Physics Laboratory (GEPI) are involved in the creation of PHASE (French acronym for Ground-based and space high angular resolution partnership). Fundamental research in ambitious projects For the past twenty years, teams from ONERA, the Observatoire de Paris, the CNRS and the University Paris 7-Denis Diderot have worked together on projects of optical instruments for astronomy.Thanks to the creation of PHASE, they will be able to reach the critical size needed to become a major European player in the fields of adaptive optics, multi-telescope interferometry, image reconstruction, very high dynamics imaging, and propagation through atmospheric turbulence and nonhomogeneous media. The new structure willalso promote the sharing of R&D resources and increase the training opportunities at the Masters and PhD levels and for students at the Île-de-France Astronomy and Astrophysics Doctoral School. SIGNATURE OFFICIELLE par les partenaires de la convention portant création de PHASE, le 6 février 2006. OFFICIAL SIGNING by the partners of the agreement creating PHASE on 6 February 2006. Gérard Servajean – Observatoire de Paris Contact : Daniel ROUAN Directeur de recherche CNRS LESIA + 33 (0)1 45 07 77 15 RETOMBÉES MÉDICALES Les techniques HRA peuvent avoir des retombées positives dans de nombreux autres domaines tels que la défense ou l’aérospatial. Plus étonnant, le domaine médical commence déjà également à profiter de ces acquis technologiques nouveaux pour progresser dans l’observation in vivo de la rétine et des maladies qui l’affectent, puis mettre au point des outils de détection précoce de ces pathologies, dans le but d’augmenter les chances de guérison. CONSEQUENCES FOR THE MEDICAL FIELD AHR techniques may have positive consequences in numerous other domains such as defense and aerospace industries. Surprisingly, even the medical field is beginning to benefit from the new technological advances, which may be used for in-vivo examination of the retina, facilitating the early detection of diseases and thus increasing the chances of healing.



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