Magazine Observatoire de Paris n°5 jun/jui/aoû 2006
Magazine Observatoire de Paris n°5 jun/jui/aoû 2006
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°5 de jun/jui/aoû 2006

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 2,2 Mo

  • Dans ce numéro : Corot à quatre mois du lancement.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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L’EXPÉRIENCE FORMOLISM : deux jets atomiques, à gauche, convergent vers la surface froide, située au centre de l’enceinte expérimentale sous ultra-vide, refroidie par le cryogénérateur. Deux spectromètres mesurent les molécules formées sur la surface. THE FORMOLISM EXPERIMENT : two atomic jets (left) converge towards the cold surface cooled by the cryogenerator inside a ultra-high vacuum chamber. Two spectrometers measure the molecules forming on the surface. LERMA/LAMAp Contact : Jean-Louis LEMAIRE Professeur à l’UCP LERMA +33 (0)1 34 25 70 35 jean-louis.lemaire@obspm.fr FORMOLISM : UNE FENÊTRE SUR LA PHYSICO-CHIMIE INTERSTELLAIRE FORMOLISM : A WINDOW ON INTERSTELLAR PHYSICAL CHEMISTRY C’est un véritable simulateur de vide et de froid spatial que Jean-Louis Lemaire et son équipe de recherche ont mis au point au sein du Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA. At the Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA), Jean-Louis Lemaire and his research team have built a simulator of the actual vacuum and cold of outer space. Aujourd’hui encore, la chimie interstellaire, c’est-à-dire la manière dont les espèces moléculaires sont synthétisées dans l’espace, garde une grande part de mystère. Pour en savoir plus, Jean-Louis Lemaire, qui dirige le LERMA-LAMAp (voir encadré), a cherché à reproduire en laboratoire les conditions physiques régnant dans certains de ces milieux. Après avoir réuni le financement nécessaire (notamment auprès du Conseil régional d’Île-de-France), il a mis au point FORMOLISM - FORmation de MOLécules dans l’InterStellaire Milieu. Cette plate-forme d’expérimentation qui fait appel à des techniques de physique des surfaces et de physique atomique et moléculaire est capable de produire un vide quasi parfait dans une enceinte et des températures de 8 K (-265°C) comparables à celles observées dans le milieu interstellaire. Et les résultats sont là. Au cours des premières expériences menées avec FORMOLISM, des jets atomiques d’hydrogène et de deutérium (un isotope de l’hydrogène) ont été dirigés vers une surface de glace d'eau amorphe (non cristallisée). L'équipe a ainsi découvert que même à très basse température les atomes sont mobiles, que des molécules peuvent effectivement se former sur la glace agissant comme catalyseur, et que celles de deutérium se fixent mieux que celles d’hydrogène. Qu’en déduire ? "Qu’on retrouve sans doute un tel mécanisme à la surface des grains de poussière glacés qui se situent au sein des nuages denses et aussi qu'une chimie basée sur le deutérium peut se produire, ainsi qu'on l'observe au sein de certains nuages" conclut Jean-Louis Lemaire. Avec FORMOLISM, l'équipe espère ensuite déterminer par quels mécanismes et chaînes de réaction se forment des molécules simples comme l'eau ou plus complexes comme le formaldéhyde et le méthanol détectées en abondance au sein de certaines étoiles. 8 - MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°5/ACTUALITÉ DES LABORATOIRES NUAGE DENSE de la région BHR71 vu dans le visible, à gauche (J. Alves, VLT-ESO) et dans l’infra-rouge, à droite, où l’hydrogène figure en rouge (J.-L. Lemaire/S. Diana, VLT-ESO). DARK CLOUD in BHR71 as observed in the visible (left) and in the infrared (right) where molecular hydrogen appears in red. Interstellar chemistry, that is, the way molecular species are synthesized in outer space, has not yet revealed all its secrets. In order to further investigate this mystery, Jean-Louis Lemaire, head of LERMA-LAMAp (see box), tried to recreate the physical conditions prevailing in some of those environments in the laboratory. After having secured the necessary funding (notably from the Île-de-France Regional Council), he built FORMOLISM (acronym for FORmation of MOLecules in the InterStellar Medium). This experimental platform, which involves techniques in surface science along with atomic and molecular physics, can produce an almost perfect vacuum chamber and temperatures down to 8 K (-265 degrees C) comparable to those observed in the interstellar medium. And the results followed. During the first experiments carried out with FORMOLISM, atomic jets of hydrogen and deuterium (a hydrogen isotope) were aimedat the surface of amorphous (i.e., non-crystallized) frozen water. The team thus discovered that even at very low temperatures atoms are still in motion, that molecules may actually formon the ice, acting as a catalyst, and also that deuterium molecules stick better than those of hydrogen. What can be concluded from all this ? « That such a mechanism probably exists on the surface of frozen dust particles found in dense clouds, and also that a deuterium-based chemistry may take place, as observed in certain clouds », concludes Jean-Louis Lemaire. Thanks to FORMOLISM, the team hopes to be able to determine the mechanisms and reaction chains at the origin of the formation of simple molecules, such as water, or of more complex ones such as formaldehyde and methanol which have been detected in large quantities around certain stars. LERMA-LAMAp : À LA CROISÉE DES CHEMINS Le LERMA est une Unité mixte de recherche (UMR 8112) entre l’Observatoire de Paris, le CNRS, l’École normale supérieure, l’Université Paris 6 et l’Université de Cergy-Pontoise. L’un de ses laboratoires associés est le Laboratoire Atomes et Molécules en Astrophysique - LAMAp, localisé à l’Université de Cergy-Pontoise (UCP). LERMA-LAMAp : AT A CROSSROADS LERMA is a joint research unit (UMR 8112), composed of the Observatoire de Paris, the CNRS, the École normale supérieure, the University Paris 6, and the Cergy-Pontoise University. One of its associated laboratories is the Atoms and Molecules in Astrophysics Laboratory (LAMAp) located at the Cergy-Pontoise University.
L’astrophysicien a certes l’Univers pour laboratoire, mais à la grande différence de ses collègues physiciens, il lui est généralement impossible de réaliser des expériences in situ ! D’où l’aspect fondamental des simulations numériques en astrophysique qui ont été à l’origine de progrès spectaculaires tant pour la recherche théorique, l’interprétation des observations, que la préparation des missions. Mais l’écriture d’un code de simulation peut nécessiter des développements de plusieurs années. Donner accès aux codes développés à l’Observatoire de Paris et à des bases de données de résultats théoriques, telle est justement la vocation du portail numérique dont l’ouverture est prévue en octobre 2006. L’ensemble du projet s’inscrit dans le contexte international des Observatoires Virtuels (OV), ces plates-formes numériques qui vont permettre de mutualiser les masses de données collectées par les astronomes ainsi que les outils pour les analyser et les interpréter. Codes, modes d’emploi Dans un premier temps cinq codes seront proposés sur le portail. Cosmo3D code de cosmologie N-corps/hydropermettant l’étude de la formation des grandes structures, Lorène, librairie pour résoudre les équations de la relativité générale, PDR code modélisant la physico-chimie des nuages interstellaires, DIP, code de MHD permettant d’étudier le vent solaire ou la dynamique de l’effondrement de nuages protostellaires et Titan, spécialisé dans le transfert radiatif des noyaux actifs de galaxies. L’utilisation d’un code de simulation est souvent extrêmement technique. C’est l’un des obstacles à leur mise à disposition. C’est pourquoi le Laboratoire de l'Univers et de ses Théories - LUTH développe en collaboration avec l’Unité Formation et Enseignement- UFE de l'Observatoire de Paris, des interfaces qui auront la double vocation de permettre le lancement des codes mais aussi de guider l’utilisateur en expliquant la physique en jeu et l’influence des paramètres sur cette physique. Il sera dès lors possible aux astrophysiciens d’effectuer, en pleine connaissance de cause, de véritables travaux scientifiques à partir de ces codes. Des bases de données de résultats théoriques seront également mises en place permettant d’interpréter plus rapidement les observations. À terme, la standardisation des entrées et sorties des codes et l’interopérabilité qui en découle leur permettront d’être appelés par des applications de l’Observatoire Virtuel au sein des workflows tels Astrogrid ou Aïda développés par le CDS 1. L’objectif est de pouvoir créer des enchaînements entre les différents codes et services OV, autorisant des analyses encore plus élaborées et facilitant le travail de l’astrophysicien pour lui permettre de se concentrer sur l’essentiel : comprendre la physique de l’Univers. Rendez-vous à l’automne 2006 à l’adresse/Further information in Autumn : http://vo.obspm.fr (1) CDS : Centre de Données astronomiques de Strasbourg MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°5/ACTUALITÉ DES LABORATOIRES - 9 SUR LA TOILE COMME AU CIEL ON THE WEB AS IN HEAVEN En mettant en place un portail numérique, l’Observatoire de Paris entend faire profiter la communauté scientifique internationale de son expertise en matière de simulations numériques. Le Laboratoire de l'Univers et de ses Théories - LUTH y participe en mettant en place l'infrastructure permettant à tout astrophysicien d'utiliser les codes de simulations de l'Observatoire et en participant à la définition des standards des Observatoires Virtuels pour les simulations. With its simulation datacenter, the Observatoire de Paris aims at sharing with the international scientific community its expertise in numerical simulation. The Laboratory Universe and Theories (LUTH) participates in the project by developing the infrastructure that allows astrophysicists to use the Observatoire’s simulation codes, and also through its involvement in the definition of Virtual Observatories simulation standards. The astrophysicists’laboratory is the Universe, but unlike their colleagues, the physicists, they cannot carry out their experiments on site ! Hence the fundamental importance in astrophysics of numerical simulations, which are at the origin of the spectacular advances in theoretical research, the interpretation of observations, and the preparation of space missions. But writing a simulation code is an extremely long process that may take several years. The purpose of the simulation datacenter, which will be online in October, is precisely to give wide access to the codes developed at the Observatoire de Paris and to databases of theoretical results. The project falls under the context of the Virtual Observatories (VO) international initiative, these digital platforms that willallow astronomers to share vast quantities of data as wellas tools for analyzing and interpreting them. Codes, instructions for use At first, five codes will be offered on the portal. Cosmo3D, an N-body cosmology/hydrocode for the study of large-structure formation, Lorène, a library for solving the equations of general relativity, PDR, a code modeling the physical chemistry of interstellar clouds, DIP, an MHD code for the study of solar wind or the collapse of protostellar clouds dynamics and Titan, specialized in the radiative transfer of active galaxy nuclei. The use of a simulation code is often extremely technical, and this is a stumbling-block when trying to make the code generally (no) available.To overcome this problem, the Laboratory Universe and Theories (LUTH), in collaboration with the Observatoire de Paris Training and Teaching Unit (UFE), is developing interfaces for activating the codes and is also guiding the user by explaining the physics involved and the effect of parameters on that physics. Astrophysicists will then be able to carry out scientific work using those codes with full knowledge of the facts. Databases of theoretical results willalso be available for a quick interpretation of the observations. Eventually, the standardization of the codes inputs DISTRIBUTION DE LA MATIÈRE NOIRE sur une échelle de 40Mpc dans un modèle de quintessence obtenue par simulation numérique. DARK MATTER DISTRIBUTION on a 40Mpc scale in a quintessential model obtained by numerical simulation. A. Füzfa, LUTH - Observatoire de Paris and outputs will make their launching possible by Virtual Observatory applications from workflows such as Astrogid or Aïda, developed by the CDS 1. The ultimate goal is to be able to create sequences between the various VO codes and services, allowing for a more elaborate analysis and facilitating the astrophysicist’s work, so that she or he may focus on the essential issue : to understand the physics of the Universe. PROPAGATION D’ONDES gravitationnelles à partir d’un code basé sur Lorene. Gravitational WAVE PROPAGATION from a Lorene-based code. Bonazzola et al. (2006) Contact : Franck LE PETIT Astronome LUTH +33 (0)1 45 07 75 66 franck.lepetit@obspm.fr À NOTER... À terme, une vingtaine de codes devrait être accessible depuis le portail numérique. La liste de ces codes est disponible sur le site : http://vo.obspm.fr/simulation/index.html PLEASE NOTICE... Eventually, some twenty codes should be available from the simulation datacenter. The list of these codes may be found at : http://vo.obspm.fr/simulation/index.html



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