Magazine Observatoire de Paris n°8 sep/oct/nov 2007
Magazine Observatoire de Paris n°8 sep/oct/nov 2007
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°8 de sep/oct/nov 2007

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 1,8 Mo

  • Dans ce numéro : célébrations nationales... Jules Janssen.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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HERSCHEL, observatoire spatial de l’Univers infrarouge et froid./Herschel, infrared and cold Universe space observatory. ESA/AOES/Medialab Contacts : LERMA Pierre ENCRENAZ Professeur des universités (Université Pierre et Marie Curie) + 33 (0)1 40 51 20 36 + 33 (0)1 44 27 44 45 pierre.encrenaz@obspm.fr Gérard BEAUDIN Ingénieur de recherche HC CNRS Responsable du GEMO + 33 (0)1 40 51 20 10 gerard.beaudin@obspm.fr Jean-Michel KRIEG Ingénieur de recherche CNRS + 33 (0)1 40 51 21 09 jean-michel.krieg@obspm.fr La détection dite hétérodyne mélange le signal reçu d’un astre, avec celui d’une référence locale. On abaisse ainsi sa fréquence ce qui permet de l’analyser avec plus de finesse./The detection known as « heterodyne » mixes the signal from a celestial object with another from a local reference. This results in a lower frequency, allowing for a finer analysis of the signal. LERMA LE GEMO - GROUPE D’INSTRUMEN- TATION MICRO-ONDES Si le canal 1 de Herschel HIFI fait référence au plan international, c’est grâce au niveau d’excellence du GEMO, une des équipes scientifiques du LERMA, spécialisée dans la mise au point de composants ultra sophistiqués dans le domaine des hyperfréquences, notamment dans les ondes Téra-Hertz, les mélangeurs à diode Schottky et les matrices à bolomètres supraconducteurs. GEMO : MICRO-WAVE INSTRUMENTATION GROUP If channel 1 of Herschel’s HIFI instrument sets the standard worldwide, it is thanks to the degree of excellence achieved by GEMO, one of LERMA’s scientific teams that specializes in the development of ultra sophisticated components in the microwave domain, in particular in THz waves, Schottky diode mixers, and superconductor bolometer matrices. 12 – MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°8/SEPTEMBRE 2007 LERMA/RECHERCHE HERSCHEL, OBSERVATOIRE DES ORIGINES ET DE L’UNIVERS FROID HERSCHEL : SEARCHING FOR OUR ORIGINS AND OBSERVING THE COLD UNIVERSE En août 2008, un nouveau télescope spatial infrarouge scrutera le cosmos avec l’aide des experts du Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA. In August 2008, a new infrared space telescope will survey the cosmos with the help of the experts at the Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA). Quand les premières galaxies sont-elles nées ? Comment les étoiles se forment-elles ? Et, combien d’entre elles possèdent un disque de matière favorable à l’émergence de planètes, voire de la vie ? À partir d’août 2008, l’observatoire spatial infrarouge Herschel pourra explorer ces questions clefs. En ligne de mire : l’Univers froid des grands nuages de molécules et de poussières qui se condensent, çà et là, en jeunes étoiles. « Un nouveau regard va se porter sur nos origines cosmiques », indique Pierre Encrenaz du LERMA, professeur à l’Université Pierre et Marie Curie. « On espère ainsi remonter aux galaxies primordiales qui auraient brillé 200 à 400 millions d’années après le big bang, survenu il y a environ 14 milliards d’années. » Le projet constitue une pierre angulaire des plans de l’Agence spatiale européenne - ESA. Ce sera le plus grand télescope jamais lancé dans l’espace, son miroir ultraléger en carbure de silicium s’étendra sur 3,5 mètres de diamètre. Au final, le satellite de 3 tonnes mesurera 7,5 mètres de long. Il regroupera les contributions de 30 instituts de recherche européens, répartis à travers 15 pays, et il s’inscrira dans la lignée du prédécesseur ISO - Infrared Space Observatory, qui s’était illustré de 1995 à 1998 en fournissant des images inédites des étoiles et du milieu interstellaire. Ceci ouvrira l’accès à une frange de rayonnement céleste très convoitée mais encore bien mal explorée : de 60 à 670 microns de longueur d’onde, entre l’infrarouge lointain et la radio submillimétrique. Vers la chimie d’Orion La mission emprunte son nom à l’astronome britannique William Herschel. Il s’agit d’étudier les astres les plus glacés et les plus éloignés. Leurs radiations sont absorbées par la vapeur d’eau de l’atmosphère. Mais l’observatoire en orbite, lui, est doté de trois instruments refroidis entre –265 et –273 degrés Celsius par 2 000 litres d’hélium superfluide. Une aubaine pour qui veut sonder la chimie complexe à l’œuvre dans la nursery d’Orion, l’épaisse nébuleuse de Rho Ophiuchus ou le centre de la Galaxie. On rêve aussi de capter le rayonnement issu des planètes, comètes et petits corps des confins du système solaire. Herschel sera lancé en tandem avec son compagnon, Planck 1 à bord de la fusée Ariane 5. Coût : 2 milliards d’euros. Il opèrera trois ans à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Le premier des six canaux de l’un des trois instruments embarqués, Heterodyne Instrument for the Far Infrared - HIFI, notamment, a été conçu au LERMA par le GEMO. « Ce joyau de 65 grammes possède un cœur en niobium supraconducteur », précise Gérard Beaudin, responsable du GEMO (voir encadré). « Ses performances constituent l’état de l’art mondial », renchérit Jean-Michel Krieg le chef de projet. Dix ingénieurs et techniciens y ont travaillé pendant cinq ans. De la conception à la réalisation, c’est le fruit de 30 années d’efforts et de recherche. L’instrument HIFI a été livré à l’ESA le 28 mai dernier afin d’être implanté sur le satellite. When were the first galaxies born ? How do stars form ? And how many of them posses a disk of matter favouring the emergence of planets, or even life ? Beginning in August 2008, the Herschel infrared space observatory will search for answers to these crucial questions. On its line of sight : the cold Universe of large dust and molecular clouds, which, as they condense, become young stars. « We shall cast a new look at our cosmic origins », explains Pierre Encrenaz, from LERMA and a professor at Pierre and Marie Curie University. « We hope to be able to go back to the primeval galaxies which would have existed 200 to 400 million years after the Big Bang, which took place about 14 billion years ago. » The project is the cornerstone of the European Space Agency’s (ESA) plans. The telescope will be the largest ever sent into space, with an ultra light silicon carbide mirror measuring 3.5 metres in diameter. The 3-ton satellite itself will be 7.5 metres long. This ambitious undertaking will be the result of the combined efforts of 30 European research institutes in 15 countries, in the tradition of its predecessor, the Infrared Space Observatory (ISO) which, from 1995 to 1998, provided totally new images of stars and the interstellar medium. Thanks to Herschel, scientists will have access to wavelengths in the 60-670 micron band, a sought-after but littlestudied space radiation band, between the far infrared and the submillimetric radio frequencies. LA NÉBULEUSE D’ORION vue depuis La Silla, au Chili./Orion nebula viewed from La Silla, Chile. ESO/MPG/WFI Towards Orion’s chemistry The mission is namedafter the British astronomer William Herschel. Its goal is to study the coldest and most distant celestial objects, whose radiation is absorbed by the water vapour in the atmosphere. The in-orbit observatory will involve three instruments cooled to between –265 and –273 degrees Celsius by 2,000 litres of superfluid helium. It will provide an opportunity to probe the complex chemistry at work in the Orion star nursery, the thick Rho Ophiuchus nebula, or the centre of our Galaxy. Scientists also hope to detect radiation from planets, comets, and small objects in the outer edges of the solar system. Herschel, together with Planck 1, its companion, will be launched from the Ariane 5 rocket. At a cost of 2 billion euros, it will be in operation for three years at a distance of 1.5 kilometres from the Earth. The first of the six channels of one of the three instruments onboard, Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI), was designed at LERMA by GEMO. « This 65-gram jewel of an instrument has a superconductor niobium heart », explains Gérard Beaudin, responsible for GEMO (see box). « Its performance sets the state-of-the-art standard », adds Jean-Michel Krieg, the project manager. Ten engineers and technicians worked on the project for five years. From its design to its construction, it is the result of 30 years of research efforts. HIFI was delivered to ESA on 28 May to be installed onboard the satellite. (1) Planck est le premier satellite cosmologique européen. Il va étudier les variations du rayonnement du fond de ciel avec une sensibilité et une précision inégalées./Planck is the first European cosmological satellite. It will survey variations in the cosmic background radiation with a sensitivity and an accuracy never yet reached.
RECHERCHE/LUTH L’UNIVERS FOISONNANT DES MOLÉCULES THE BOUNTIFUL MOLECULAR UNIVERSE La chimie du cosmos est au cœur du réseau européen « Univers moléculaire ». Des astronomes du Laboratoire Univers et Théories - LUTH, entre autres, s’y investissent. The chemistry of the cosmos is at the heart of the European « Molecular Universe » network. Astronomers at the Laboratory Universe and Theories (LUTH), among others, are active participants. Les vastes espaces entre les étoiles sont riches en composés variés, à la fois sous forme de gaz et de poussières. Les molécules jouent ainsi un rôle essentiel dans l’Univers. Elles participent au brassage de la matière dans le vide interstellaire jusqu’à l’émergence des nouvelles générations d’étoiles, et de leurs systèmes planétaires. Dans ce contexte, l’arrivée de puissants instruments dédiés va permettre de mieux saisir le processus de formation des étoiles. Un réseau européen a été proposé et créé afin de préparer l’exploitation scientifique des futures données. Dénommé « Univers moléculaire », il est financé depuis septembre 2004 et rassemble environ 200 chercheurs issus de 21 instituts dans 9 pays. Les équipes du site de Meudon de l’Observatoire de Paris s’acquittent d’une double tâche de modélisation des régions astrophysiques et de calculs de physique de collisions. Elles expliquent aussi la présence et l’excitation des molécules d’eau. Cette entité fondamentale pour la chimie et le refroidissement du milieu promet d’être bientôt détectée de manière très approfondie. Ingrédient clef du cosmos Les différentes espèces de molécules concernées s’échauffent et gagnent de l’énergie dans les chocs avec l’hydrogène, constituant majoritaire. Ensuite, elles rayonnent : c’est ainsi que les nuages « cocons d’étoiles » évacuent la chaleur et évoluent. Cependant, l’inventaire astrochimique va sans nul doute s’intensifier grâce aux nouvelles observations prévues dans l’infrarouge lointain et le domaine radio submillimétrique. La complexité de l’environnement - jadis perçu comme vide - se précisera. D’abord, le télescope spatial Herschel doit être lancé l’an prochain 1. Ensuite, les 50 antennes de 12 mètres de diamètre du réseau Atacama Large Millimeter Array - ALMA, seront déployées d’ici 2012. « La communauté s’entraîne à identifier, analyser et interpréter », explique Évelyne Roueff du LUTH. « Notre réseau interdisciplinaire réunit des spécialistes d’expériences de laboratoire, du rayonnement (spectroscopie), de la dynamique quantique et de l’observation des astres. » L’Univers se structure et maintes réactions, très diversifiées, s’y développent. Ce faisant, les éléments lourds forgés au cœur des étoiles puis rejetés au loin l’ensemencent et participent au cycle cosmique de la matière. Ils se condensent en gaz et poussières. Ensuite les chaînes moléculaires s’allongent et s’élaborent… Outre le benzène, des composés organiques aussi sophistiqués que les hydrocarbures polycycliques aromatiques (PAH) se manifestent. Ces perspectives ne manqueront pas d’alimenter les cours donnés lors de l’école d’été qui se déroulera du 28 septembre au 5 octobre à Pradollano, dans la Sierra Nevada, en Espagne 2. L’édition 2006 avait été organisée en Bretagne par Marie-Lise Dubernet, du Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA. L’Univers moléculaire n’en finit pas de mobiliser les esprits et des moyens d’observations multiples. MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°8/SEPTEMBRE 2007 – 13 The vast interstellar space is rich in compounds of all kinds, both in gaseous and dust form. Molecules play a crucial role in the Universe, for they participate in the creation of matter in empty space and in the emergence of new generations of stars and their planetary systems. The arrival of powerful dedicated instruments willallow astronomers to better understand the star formation process. A European network was created to pave the way for the scientific exploitation of future data. Known as « Molecular Universe » and funded since September 2004, it brings together some 200 researchers from 21 institutes in 9 countries. The teams at the Meudon site of the Observatoire de Paris work on the modelling of astrophysical regions and collision physics calculations, and explain the presence and excitation of water molecules. The latter, an essential element for the chemistry and cooling of the medium, are expected to be more thoroughly detected. A key ingredient of the cosmos The various kinds of molecules under study are excited as a result of collisions with hydrogen molecules, the main component, after which they radiate. In this way, the « star cocoon » clouds get rid of heat, cool down and evolve. Additions to the astrochemical catalogue will certainly result from new observations in the far infrared and the submillimeter radio domain.The complexity of the interstellar medium—in the past thought to be empty—will be revealed. First, the Herschel space telescope will be launched next year 1. Then, the fifty 12-metre antennas of the Atacama Large Millimetre Array (ALMA) will be deployed by 2012. « The astronomical community is getting ready to identify, analyze, and interpret », explains Evelyne Roueff, from LUTH. « In our interdisciplinary network there are experts in laboratory experiments, radiation (spectroscopy), quantum dynamics and star observation ». A large number of different reactions take place in the Universe. Heavy elements formedat the centre of stars and later rejected far away participate in the cosmic cycle of matter.They first condense into gases and dust, then the molecular chains get longer and more complex. Besides benzene, sophisticated organic compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are formed. A summer school on these topics will take place from 28 September to 5 October at Pradollano, in the Sierra Nevada region in Spain 2.The 2006 edition of the school, held in Bretagne, was organised by Marie-Lise Dubernet, from the Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA). All indicates that the molecular universe will continue to mobilize researchers and a multitude of observation techniques. (1) Voir l’article ci-contre./See article opposite. (2) Pour en savoir plus sur l’école d’été/Further information on the Summer School : http://www.iram.es/IRAMES/events/summerschool2007 LA NÉBULEUSE DE LA TÊTE DE CHEVAL est un nuage dense de gaz et de poussière. Il se situe à 1 600 années-lumière de la Terre et se découpe sur le fond lumineux d’une nursery d’étoiles./The Horse’s Head nebula, a dense gas and dust cloud located at 1,600 light-years from the Earth, stands out against the bright background of a star nursery. T.A. Rector, NOAO Contacts : Évelyne ROUEFF Astronome LUTH + 33 (0)1 45 07 74 35 evelyne.roueff@obspm.fr Marie-Lise DUBERNET Astronome LERMA + 33 (0)1 45 07 74 46 marie-lise.dubernet@obspm.fr Une partie de la CRINIÈRE DE LA TÊTE DE CHEVAL vue à l’aide de différents traceurs moléculaires./Partial view of the Horse’s Head’s mane using various molecular tracers. J.Pety, IRAM



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