Magazine Observatoire de Paris n°9 déc 07/jan-fév 2008
Magazine Observatoire de Paris n°9 déc 07/jan-fév 2008
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°9 de déc 07/jan-fév 2008

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 2 Mo

  • Dans ce numéro : Sciences de l'Univers à Paris.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
< Pages précédentes
Pages : 12 - 13  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
12 13
Contacts : Lydia Tchang-Brillet Professeur des universités (Université Pierre et Marie Curie) LERMA +33 (0)1 45 07 75 76 lydia.tchang-brillet@obspm.fr Nicole Feautrier Directeur de recherche CNRS LERMA +33 (0)1 45 07 75 52 nicole.feautrier@obspm.fr Spectrographe de 10 mètres dans l’ultraviolet du vide (500 - 3 000 Å), site de Meudon de l’Observatoire de Paris : instrument de résolution 150 000, unique en Europe./10-metre ultraviolet spectrograph under vacuum (500-3,000 Å) at the Meudon site of the Observatoire de Paris. This instrument, with 150,000 resolution, is unique in Europe. LERMA, Observatoire de Paris 12 – MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°9/décembre 2007 Des molécules dans tous leurs états The universality of molecules Comment les étoiles se forment-elles ? Les grands nuages interstellaires, riches en molécules et poussières, sont le siège d’une chimie extrêmement complexe. Aujourd’hui encore, ils sont l’objet de nombreuses interrogations et constituent un laboratoire fantastique pour l’équipe de physique atomique et moléculaire du Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique - LERMA. How are stars formed ? Large interstellar clouds, rich in molecules and dust, are theatres of an extremely complex chemistry. To date, these clouds still raise many questions, and constitute an invaluable laboratory for the Atomic and Molecular Physics group of the Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA). La spectroscopie, permet d’identifier les constituants d’un corps par leur spectre et d’accéder aux conditions physiques et chimiques des milieux étudiés. Depuis la découverte des premières molécules dans les années 1970, plus de 140 molécules, de plus en plus complexes, ont été identifiées. Selon les conditions physiques de leur environnement, les mouvements de rotation, de vibration, et même, les électrons de ces molécules, peuvent être excités ce qui entraîne l’émission de rayonnements micro-onde, infrarouge, visible ou ultraviolet. C’est dans ce contexte que l’équipe de physique atomique et moléculaire du LERMA mène des projets expérimentaux et théoriques fortement interdisciplinaires en physique moléculaire. Tous les résultats sont mis à disposition via des bases de données. La physique microscopique en astrophysique L’activité de spectroscopie concerne le domaine ultraviolet du vide (VUV) correspondant notamment aux observations effectuées avec les satellites HST 1 et FUSE 2. Dans ce domaine de longueurs d’onde, on étudie les petites molécules interstellaires, planétaires et même prébiotiques 3. Les expériences sont menées au spectromètre à haute résolution sous vide installé sur le site de l’Observatoire à Meudon, et complétées par des mesures effectuées sur des grands équipements nationaux et européens laser ou synchrotron. Comme conséquence étonnante des mesures de très grande précision spectroscopique, notons que les résultats relatifs à des molécules d’hydrogène (H 2 et HD) pourraient fournir de précieuses indications sur certaines constantes fondamentales de la physique dans l’Univers. Les théoriciens sont spécialisés en physique des collisions moléculaires qui reposent sur des calculs de chimie quantique pour définir les interactions entre espèces. Les molécules servent de traceur pour les nuages moléculaires, berceaux de la formation des étoiles. Il est primordial de connaître le taux d’excitation de ces molécules par collision avec la molécule H 2 pour pouvoir en déduire la quantité de gaz moléculaire dans la galaxie. L’étude de réactions chimiques « clé » permettant d’expliquer la complexité moléculaire de l’Univers constituera l’un des défis majeurs pour les prochaines années. Émission des grosses molécules PAH (Polycyclic Aromatic-Hydrocarbons) dans l’infrarouge par le satellite Spitzer dans la galaxie Messier 81 (à gauche) et émission de la molécule CO, dans sa transition de rotation J = 2 Æ 1, dans le centre de la même galaxie (à droite), carte obtenue avec le télescope de 30 m de l’IRAM 4./Emission of large PAH (Polycyclic Aromatic-Hydrocarbons) molecules in the infrared from the Spitzer satellite in the Messier 81 galaxy (left) and emission of the COmolecule in its rotational transition J=2Æ1, in the centre of the same galaxy (right) ; map obtained with the IRAM 30-metre telescope 4. Image à gauche : Image gallery, Spitzer Space Telescope./Left image : Image gallery, Spitzer Space Telescope. Image à droite : LERMA, Observatoire de Paris/Université de Padoue/Observatoire astronomique de Padoue./Right image : LERMA, Observatoire de Paris/University of Padova/Padova Astronomical Observatory. lerma/recherche By spectroscopy one can identify the composition of an object and determine the physical and chemical conditions of the environment under study. Since the discovery of the first molecules in the 1970s, more than 140 such molecules, of increasing complexity, have been identified. Depending on the physical conditions of their environment, their rotational and vibrational motions, and even the electrons of these molecules may be excited, resulting in the emission of microwave, infrared, visible, and ultraviolet radiation. Such is the background for the highly interdisciplinary experimental and theoretical projects in molecular physics carried out by LERMA’s Atomic and Molecular Physics group. All their results are made available through databases. Microscopic physics in astrophysics The spectroscopy activity concerns the vacuum ultraviolet domain (VUV) corresponding to observations carried out with the HST 1 and FUSE 2 satellites. It is in this wavelength domain that small interstellar, planetary, and even prebiotic 3 molecules are studied. The experiments are performedwith the high-resolution vacuum spectrograph at the Observatoire’s Meudon site, and supplemented by measurements carried out with large national and European laser and synchrotron equipment. One of the remarkable consequences of these measurements of very high spectroscopic accuracy is that the results on hydrogen molecules (H 2 and HD) have provided precious clues on certain fundamental constants of physics in the Universe. The theoreticians are specialists in the physics of molecular collisions. They carry out quantum chemistry calculations to define interactions between species. Molecules play the role of tracers for molecular clouds, out of which stars are formed. In order to determine the amount of molecular gas in the galaxy, it is crucial to know the excitation rate of these molecules in collisions with the H 2 molecules. The study of « key » chemical reactions to explain the molecular complexity of the Universe will be one of the major challenges in coming years. (1) Hubble Space Telescope./Hubble Space Telescope. (2) Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer/Explorateur spectroscopique de l’ultraviolet lointain./Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer. (3) Chimie prébiotique : qui étudie les réactions complexes à l’origine de la vie./Prebiotic chemistry studies the complex reactions at the origin of life. (4) Casasola et al., Astronomy and Astrophysics, n o 473, p.771, 2007.
recherche/Luth MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°9/décembre 2007 – 13 Étrange, vous avez dit étrange ? Strange, did you say strange ? Que se passe-t-il au cœur des noyaux atomiques ? On sait que les propriétés de la matière nucléaire sont régies par l’interaction forte. Mais lorsque cette matière est soumise à des conditions extrêmes de pression et de densité, comme dans les étoiles à neutrons, des formes de matière exotiques peuvent être créées qui nécessitent de nouvelles approches théoriques. Tester la validité de ces approches est l’une des vocations du Groupe de relativité numérique du Laboratoire Univers et Théories - LUTH. What happens at the heart of the atomic nucleus ? It is known that the properties of nuclear matter are governed by the strong interaction. But if this matter is subject to extreme pressure and density conditions, as in neutron stars, some exotic forms of matter may be created which require new theoretical approaches. Testing the validity of those novel theories is one of the tasks of the Numerical Relativity Group of the Laboratory Universe and Theories (LUTH). Les étoiles à neutrons sont les corps les plus denses de l’Univers, la densité pouvant y atteindre dix fois la densité du noyau de l’atome 1. La densité au cœur des étoiles à neutrons serait suffisante pour créer de nouvelles formes de matière qualifiées d’exotiques parce qu’inconnues sur Terre. Les étoiles à neutrons fournissent donc un environnement unique au groupe de relativité numérique du LUTH pour étudier les propriétés de la matière dans des conditions extrêmes. Ce qui intéresse particulièrement les chercheurs, ce sont les transitions de phases, c’est-à-dire le passage d’un état à un autre, le premier correspondant à de la matière nucléaire et le second à de la matière exotique. Transitions de phase vers de la matière exotique C’est ainsi que les chercheurs ont calculé des modèles théoriques d’étoiles à neutrons en rotation rapide, en résolvant les équations de la relativité générale, afin d’affiner la compréhension des propriétés de l’interaction nucléaire. Leurs travaux 2 ont permis de prédire certains effets effectivement observés, qui seraient la signature de cette transition de phase vers un nouvel état exotique. Par exemple, l’accélération de la rotation d’une étoile à neutrons au lieu du ralentissement généralement observé. La matière dans le coeur de l’étoile ne serait pas dans un état standard (neutrons et protons, chacun composé de trois quarks, de type « up » et « down ») mais contiendrait, par exemple, des particules baptisées « hypérons » 3. Des modèles alternatifs plus exotiques encore existent, comme de la matière de quarks libres, appelée « matière étrange » car elle contient des quarks de type « étrange ». Des « étoiles étranges » pourraient exister, composées uniquement de matière étrange. Les propriétés de la matière ultradense sont étudiées au LUTH. En plus de l’accélération de la rotation, les chercheurs ont calculé l’énergie libérée lors de la transition de phase et ont notamment montré que sur une échelle de temps très courte, cette énergie pouvait se traduire par une explosion, entraînant une émission de rayonnement gamma. Neutron stars are the most dense objects in the Universe, with a densityup to ten times that of the atomic nucleus 1. The density inside neutron stars would be enough to create new forms of matter, which are called exotic because they are unknown on Earth. Neutron stars therefore provide LUTH’s Numerical Relativity Group with a unique environment to study the properties of matter under extreme conditions. The group is particularly interested in phase transitions, that is, the transition from a given state to another one, the former corresponding to nuclear matter and the latter to exotic matter. Phase transition to exotic matter By solving the equations of general relativity, the researchers constructed theoretical models of rapidly rotating neutron stars in order to refine their understanding of nuclear interaction properties. Their work 2 allowed the prediction of certain effects that were actually observed, and which would be the signature of a phase transition to a new exotic state. For example, the acceleration of rotation of a neutron star, instead of the generally observed slowing down. Matter at the heart of the star would not be in a standard state (neutrons and protons, each one consisting of three quarks, ofup- and down-type) but would contain, for instance, particles known as « hyperons » 3. Even more exotic alternative models exist, such as free quark matter, called « strange matter » because it contains « strange » -type quarks. « Strange stars », madeup exclusively of strange matter, could exist. The properties of ultra-dense matter are studied at LUTH. In addition to the acceleration of rotation, the researchers have calculated the energy produced by the phase transition, and have in particular shown that over a very short time-scale this energy could result in an explosion leading to a gamma-ray emission. Modèle d’étoile à neutrons en rotation rapide calculé à l’aide de la bibliothèque numérique LORENE développée au LUTH 4./Rapidly rotating neutron star model calculated using the LORENE numerical library developed at LUTH 4. LUTH - Observatoire de Paris (1) Densité nucléaire = 2 ¥ 10 17 kg/m 3./Nuclear density = 2¥10 17 kg/m 3. (2) http://astropf.camk.edu.pl/Travaux menés en collaboration avec des collègues du Centre Nicolas Copernic de Varsovie, dans le cadre du Laboratoire Européen Associé « Astronomie Pologne- France »./Work carried out in collaboration with colleagues from the Nicholas Copernicus Centre in Warsaw, in the context of the « Astronomie Pologne- France » European Associated Laboratory. (3) Ces derniers sont aussi constitués de trois quarks, mais avec au moins un quark de type « étrange »./The latter are also madeup of three quarks, but with at least one strange-type quark. (4) http://www.lorene.obspm.fr/Étoile compacte RX J1856.5-3754 observée en rayons X par le satellite Chandra ; il pourrait s’agir d’une étoile étrange./The compact star RX J1856.5‐3754, observed in X-ray by the Chandra satellite, could be a strange star. Chandra - NASA Contacts : Eric Gourgoulhon Directeur de recherche CNRS LUTH +33 (0)1 45 07 74 33 eric.gourgoulhon@obspm.fr Micaela Oertel Chargée de recherche CNRS LUTH +33 (0)1 45 07 75 36 micaela.oertel@obspm.fr



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :