Magazine Observatoire de Paris n°7 mar/avr/mai 2007
Magazine Observatoire de Paris n°7 mar/avr/mai 2007
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°7 de mar/avr/mai 2007

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 2,1 Mo

  • Dans ce numéro : retour sur Corot, l'aventure ne fait que commencer.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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JAMES W. CRONIN Université de Chicago Contacts : James W. CRONIN jwc@hep.uchicago.edu Denis ALLARD allard@apc.univ-paris7.fr, +33 (0)1 57 27 61 43 Tristan BEAU beau@apc.univ-paris7.fr, +33 (0)1 57 27 61 55 Cyril LACHAUD lachaud@apc.univ-paris7.fr, +33 (0)1 57 27 61 55 Angela OLINTO olinto@apc.univ-paris7.fr, +33 (0)1 57 27 61 60 Étienne PARIZOT parizot@apc.univ-paris7.fr, +33 (0)1 57 27 61 44 Dmitri SEMIKOZ semikoz@apc.univ-paris7.fr, +33 (0)1 57 27 60 47 Guenter SIGL sigl@apc.univ-paris7.fr, +33 (0)1 57 27 60 46 Gérard TRISTRAM tristram@apc.univ-paris7.fr, +33 (0)1 57 27 61 45 UNE CUVE DE DÉTECTION sur le site argentin de l’Observatoire Pierre Auger A DETECTOR TANK on the Argentinean site of the Pierre Auger Observatory APC UN INVITÉ DE RENOM, POUR UNE ÉNIGME ENCORE SANS SOLUTION 8 – MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°7/MARS 2007/RECHERCHE - APC A FAMOUS GUEST FOR AN UNSOLVED MYSTERY Parmi l’ensemble des particules qui s’abattent sur la Terre en pluie ininterrompue, certaines sont dotées d’une énergie telle, qu’elle défie les règles de la physique actuelle. C’est pour percer le mystère de ces microscopiques bolides que l’Américain James W. Cronin a été, dans les années 1990, l’un des fervents partisans du projet de construction du plus grand détecteur au monde. Aujourd’hui, le prix Nobel 1980 de physique est accueilli pour deux mois par APC - Astroparticule et Cosmologie, l’un des laboratoires français impliqués dans la construction et le fonctionnement de l’Observatoire Pierre Auger. Among the myriad of particles continuously raining down on the Earth, some carry such an amount of energy that they defy known physical laws. To crack the secret of those mysterious high-speed microscopic objects, the American physicist James W. Cronin was a fervent supporter in the 1990s of the construction of the world’s largest detector. Today, the 1980 Nobel Prize laureate is the guest for two months of APC (Astroparticle and Cosmology), one of the French laboratories involved in the construction and operation of the Pierre Auger Observatory. L’astrophysique des hautes énergies a pour objet l’étude des sources extrêmes de l’Univers ; c’est l’une des thématiques explorées par le laboratoire APC. Extrême, tel est bien un qualificatif qui s’applique aux quelques petites dizaines de rayons cosmiques observés au cours des décennies écoulées et dont les énergies atteignent ou dépassent 10 20 eV (électron-volts), c’est-à-dire plusieurs dizaines de joules ! Cette énergie équivalente à celle d’un tir de penalty est une énergie macroscopique exceptionnelle pour une particule microscopique. Selon nos connaissances actuelles, aucun mécanisme astrophysique connu n’est capable d’accélérer des particules à de telles énergies. 6 000 m² de détecteurs Quelle est la nature de ces rayons cosmiques de très haute énergie ? Et quel cataclysme a bien pu les produire ? Pour le savoir, plusieurs scientifiques de renom ont réussi à convaincre 19 pays dont la France de concevoir un gigantesque appareil de détection, installé sur deux sites de 3 000 m² chacun, l’un dans l’hémisphère sud, l’autre dans l’hémisphère nord : l’Observatoire Pierre Auger. James W. Cronin, prix Nobel de physique en 1980 pour ses travaux dans le domaine de la physique des particules et de l’étude de leurs symétries fondamentales est l’un des initiateurs de ce projet ambitieux officiellement inauguré fin 2005. Habitué des collaborations internationales, notamment avec la France, James W. Cronin, Professeur à l’Université de Chicago, est venu s’installer quelques mois auprès des chercheurs d’APC impliqués dans l’expérience Auger. Au sein de cette équipe, James W. Cronin poursuit ses travaux sur la provenance probablement extragalactique de ces rayons cosmiques d’extrême énergie. Des éléments de réponse pourraient être présentés cet été, lors de la conférence internationale sur les rayons cosmiques. High energy astrophysics, or the study of the Universe’s extreme sources, is one of the research domains of the APC laboratory. « Extreme » is a qualifier that applies to the few dozens of cosmic rays observed during the last decades and which carried an energy ofup to or above 10 20 eV (electron volts), that is, several tens of joules ! This energy, the equivalent of a penalty shot, is an exceptional macroscopic energy for a microscopic particle. According to our present knowledge, no known astrophysical mechanism is capable of accelerating particles to such energies. 6,000 m² of detectors What is the nature of those very high energy cosmic rays ? And what cataclysm could have produced them ? In order to find out, several well-known scientists convinced 19 countries, including France, to construct a gigantic detection device to be setup on two sites of 3,000 m² each, one in the southern hemisphere and the other in the northern hemisphere : the Pierre Auger Observatory. James W. Cronin, who received the 1980 Nobel Prize in physics for his work on particle physics and the study of their fundamental symmetries, is one of the originators of this ambitious project, officially inaugurated at the end of 2005. Having participated in numerous international collaborations, notably with France, James W. Cronin, a professor at the University of Chicago, is in town to spend a few months with the APC researchers involved in the Auger experiment. Within this team, Professor Cronin continues his work on the probable extragalactic origin of those extreme energy cosmic rays. Some partial answers may be presented next summer at the international conference on cosmic rays. APC POUR L’OBSERVATOIRE PIERRE AUGER APC a été notamment responsable de la fabrication des cartes électroniques installées dans les stations locales du réseau au sol et de la surveillance de ce réseau. Le laboratoire participe également très activement aux trois principaux domaines de recherche de l’Observatoire Pierre Auger : la reconstruction des événements (énergie et angles d’incidence) et l’étude du spectre des rayons cosmiques aux énergies extrêmes ; la recherche de source et d’anisotropie ; l’étude de la nature des rayons cosmiques primaires (photons et composition hadronique). APC AND THE PIERRE AUGER OBSERVATORY APC has been responsible, in particular, for the manufacture of the electronic boards installed in the local ground stations of the network and the monitoring of the latter. The laboratory also participates very actively in the Pierre Auger Observatory’s three main domains of research : event reconstruction (energy and incidence angles) and study of extreme energy cosmic ray spectra ; search for cosmic ray origin and anisotropy, and the study of the nature of primordial cosmic rays (photons and hadronic composition).
MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°7/MARS 2007/RECHERCHE - LUTH – 9 LES TROUS NOIRS INTERMÉDIAIRES, UNE HYPOTHÈSE EMPORTÉE PAR LE VENT ! INTERMEDIATE BLACK HOLES : A HYPOTHESIS GONE WITH THE WIND ! En astrophysique, l’expression abrégée ULX désigne des sources extrêmement lumineuses dans le domaine des rayonsX. D’où viennent ces ULXs ? Une équipe constituée par des chercheurs du Laboratoire Univers et Théories - LUTH et du Harvard- Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), aux États-Unis, vient d’apporter un élément de réponse qui affaiblit l’une des hypothèses les plus séduisantes, car elle en appelait à l’existence d’une hypothétique nouvelle classe de trous noirs baptisés « intermédiaires ». In astrophysics, the acronym ULX stands for Ultraluminous X-ray source. Where do these ULXs come from ? New evidence from a team of researchers from the Laboratory Universe & Theories (LUTH) and from the Harvard- Smithsonian Center for Astrophysics (CfA, USA), weakens one of the most appealing hypotheses : the existence of a presumednew class of black holes dubbed « intermediate ». Parmi les phénomènes astrophysiques les plus mystérieux, le trou noir est sans conteste l’un des plus populaires. Il est, en effet, fascinant d’imaginer une entité où tout ce qui y tombe ne peut en ressortir, y compris la lumière. Mais s’ils sont invisibles, comment peut-on garantir leur existence ? Grâce aux traces de leur interaction avec la matière environnante, comme par exemple les perturbations du mouvement des étoiles voisines, ou encore l’émission de radiation X intense et variable. Les astrophysiciens peuvent ainsi, par des méthodes indirectes, distinguer des trous noirs stellaires qui ont une masse inférieure à environ 20 masses solaires et correspondent à l’effondrement de la région centrale d’étoiles massives, et les trous noirs supermassifs dont la masse peut atteindre plusieurs centaines de millions de masses solaires. Ces derniers siègent dans les noyaux des galaxies, y compris de la nôtre. Quelle est la nature des sources X Ultra-Lumineuses ? La récente détection de sources excentrées du noyau, très intenses en X et rayonnant 10 à 1000 fois plus que les sources X dotées de trous noirs stellaires, a enflammé les esprits ! Ces ULXs seraient-elles la manifestation d’une nouvelle classe de trous noirs, de masses intermédiaires entre les deux actuellement connues ? À ceux qui commençaient à se réjouir d’avoir ainsi trouvé le chaînon manquant entre les deux types de trous noirs, une équipe de chercheurs du LUTH et du CfA vient d’apporter un regard nouveau car rien dans leurs modèles théoriques ne vient confirmer cette hypothèse. Tout au plus, les ULXs pourraient abriter un trou noir de 100 masses solaires, ce qui reste trop modeste pour un « spécimen intermédiaire ». En revanche, un élément jusqu’alors non considéré pourrait bien jouer un rôle de premier plan. Il s’agit d’un vent ionisé, avec une vitesse de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres par seconde, similaire au gaz chaud ionisé appelé « WarmAbsorber », observé dans une fraction importante de noyaux actifs de galaxies, et même dans quelques sources X binaires ! De là à imaginer que ce vent puisse expliquer la similitude des signatures spectrales en X observées dans des objets aussi différents que les ULXs, les galaxies actives et les simples trous noirs galactiques… il n’y a qu’un pas, que les chercheurs du LUTH pourraient bien être en train de franchir ! ULX DANS LA GALAXIE SPIRALE M74 Image composée à partir de données optiques, acquises à l’Observatoire du Kitt Peak (en blanc et bleu) etX, obtenues avec le satellite Chandra (en rouge). On y voit plusieurs sources X ponctuelles excentrées parmi lesquelles l’ULX M74 X-1, en évidence sur la figure. ULX IN SPIRAL GALAXY M74 Composite image overlapping optical data obtained at Kitt Peak Observatory (white & blue) and X-ray satellite data acquired with Chandra (red). The image displays numerous off-nuclear, point-like X-ray sources amongst which the ULX M74 X-1, shown in the box. NASA/CXC/U. Michigan/Liu et al. (données X) et NOAO/AURA/NSF/T. Boroson (données optiques) Amongst the most mysterious astrophysical phenomena, the black hole is surely one the most popular. It is fascinating to imagine an entity where all that falls into it, including light, cannot come out. However, they are invisible, so how can we guarantee their existence ? Thanks to traces of their interaction with the surrounding matter, for example, alterations in the trajectories of neighbouring stars, or the emission of intense and variable X-ray radiation. With indirect methods, astrophysicists can distinguish both stellar-mass black holes, which have a mass of less than around 20 solar masses and are produced by the collapse of the central region of massive stars, and supermassive black holes whose mass can reach several hundreds-millions of solar masses. Members of the supermassive class can be found in the nucleiof all galaxies, including ours. What is the nature of Ultraluminous X-ray sources ? The recent detection of extremely luminous X-ray sources, off-centred from the galactic nucleus and radiating 10 to 1000 times more X-ray power than stellar-mass black holes sparked a heated debate in the astronomical community : could these observations hold the key to the existence of a new class of black holes, with masses somewhere between the two sizes already known ? Those who had begun to cheer at having thus found the missing link between the two types of black holes may have to put their celebrations on hold. Indeed, nothing in the theoretical models computed by the team of researchers from LUTH and CfA confirms the « intermediate black hole » hypothesis. At most, ULXs could harbor a 100 solar mass black hole, insufficient for a specimen of the « intermediate » class ! On the other hand, their work casts a new light into the study of ULXs by introducing an element not considered until now, that could be playing a key role : an ionized wind with a velocity of several tens of thousands of kilometers per second. This wind would be very similar to a « WarmAbsorber », a hot ionised gas found in a large fraction of Active Galactic Nuclei, and also in some X-ray binaries. Could this wind explain the similarities in the X-ray spectral signatures of objects as different as ULXs, Active Galactic Nucleiand common galactic black holes ? The answer is just one step ahead… perhaps a critical step forward for the researchers from LUTH ! UN SYSTÈME BINAIRE X Vue d’artiste montrant un système binaire composé d’un trou noir et d’une étoile, dont le gaz est aspiré vers l’objet compact. Les ULXs pourraient être des systèmes binaires X spéciaux, ou même des microquasars tels que SS 433. X-RAY BINARY SYSTEM Artist’s view of a binary system composed of a black hole and a star whose gas is being sucked towards the compact object. ULXs could be special types of X-ray binaries or maybe microquasars such as SS 433. Fahad Sulehria (2005), http://www.novacelestia.com Contact : AnabelaC. GONÇALVES Post-doctorante LUTH + 33 (0)1 45 07 77 55 anabela.goncalves@obspm.fr SIMBOL-X Le LUTH est associé au projet spatial Simbol-X, un télescope à rayons X constitué de deux satellites volant en formation et dont le lancement est prévu pour 2013. Cet instrument permettra de mieux cerner les propriétés des ULXs. LUTH is associated with the Simbol-X project, an X-ray telescope constituted of two formation flying satellites whose launch is planned for 2013. This instrument willallow to better constrain ULXs properties. Oliver Sattler, CNES



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