SPECTRE D UNE EXOPLANETE

Le premier spectre d’une exoplanète obtenu de manière directe grâce au VLT
13 janvier 2010

En étudiant un système planétaire triple qui ressemble à une version agrandie de la famille de planètes de notre propre Soleil, des astronomes ont été capables d’obtenir le premier spectre de manière directe – « l’empreinte digitale chimique » [1] – d’une planète en orbite autour d’une étoile lointaine [2], apportant ainsi de nouvelles informations sur la formation et la composition de cette planète. Ce résultat constitue une étape clé dans la recherche de la vie ailleurs dans l’Univers.

« Le spectre d’une planète est comme une empreinte digitale. Il fournit des informations essentielles sur les éléments chimiques de l’atmosphère d’une planète, » déclare Markus Janson, premier auteur de l’article présentant ces nouveaux résultats. « Avec cette information, nous pouvons mieux comprendre comment une planète s’est formée et, dans le futur, nous devrions pouvoir trouver des signes révélateurs de la présence de vie. »

Cette équipe de chercheurs a obtenu le spectre d’une planète géante en orbite autour de la très jeune et lumineuse étoile HR 8799. Le système se trouve à environ 130 années-lumière de la Terre. Cette étoile a une masse égale à 1,5 masse solaire et héberge un système planétaire qui ressemble à un modèle agrandi de notre propre système solaire. Trois compagnons planétaires géants, de masses comprises entre 7 et 10 fois la masse de Jupiter, ont été détectés en 2008 par une autre équipe de chercheurs. La distance qui sépare ces planètes de leur étoile est comprise entre 20 et 70 fois la distance Terre–Soleil et le système présente également deux ceintures de petits objets, similaires à la ceinture d’astéroïdes et à la ceinture de Kuiper de notre système solaire.

« Parmi les trois planètes, notre cible était celle du milieu, qui est environ dix fois plus massive que Jupiter et a une température d’environ 800 degrés Celsius, » déclare Carolina Bergfors, une des membres de l’équipe. « Après plus de cinq heures de temps de pause, nous avons été capables de dégager le spectre de l’étoile de la lumière bien plus brillante de son étoile. »

C’est la première fois que le spectre d’une exoplanète en orbite autour d’une étoile normale, pratiquement semblable au Soleil, a été obtenu de manière directe. Précédemment, les seuls spectres obtenus ont nécessité de pointer un télescope spatial sur une exoplanète en train de passer directement derrière son étoile hôte – une « éclipse exoplanétaire » - et alors le spectre pouvait être extrait en comparant la lumière de l’étoile avant et après. Toutefois, cette méthode ne peut être utilisée que si l’orientation de l’orbite de l’exoplanète est parfaitement droite, ce qui n’est vrai que pour une petite fraction de tous les systèmes exoplanétaires. Le nouveau spectre a, pour sa part,  été obtenu depuis le sol, en utilisant le VLT – le très grand télescope - de l’ESO avec des observations directes qui ne dépendent pas de l’orientation de l’orbite.

Etant donné que l’étoile hôte est plusieurs milliers de fois plus brillante que la planète, l’obtention de ce spectre est vraiment remarquable.  « C’est comme essayer de voir de quoi est faite une bougie en l’observant à deux kilomètres de distance alors qu’elle se trouve à côté d’une lampe éblouissante de 300 watts » précise Markus Janson.

Cette découverte a été possible grâce à l’instrument infrarouge NACO, installé sur le VLT et dépend pour beaucoup de l’extraordinaire capacité du système d’optique adaptative [3] de cet instrument. Des images et des spectres encore plus précis d’exoplanètes géantes sont attendus avec l’instrument de prochaine génération SPHERE, qui sera installé au VLT en 2011, ainsi qu’avec le télescope géant européen.

Les toutes nouvelles données recueillies montrent que l’atmosphère entourant la planète est encore peu comprise. « les caractéristiques observées dans le spectre ne sont pas compatibles avec les modèles  théoriques en vigueur, » explique Wolfgang Brandner, un des co-auteur de l’article. « Nous avons besoin de prendre en compte une description plus détaillée des nuages de poussière atmosphérique ou accepter que l’atmosphère a une composition chimique différente de ce qui était précédemment supposé. »

Les astronomes espèrent pouvoir disposer rapidement des « empreintes digitales » des deux autres planètes géantes, ils pourront ainsi comparer, pour la première fois, les spectres de trois planètes appartenant au même système. « Cela nous apportera sans aucun doute de précieuses informations sur les processus qui conduisent à la formation de systèmes planétaires tel que le nôtre » conclu Markus Janson.

CHAT COSMIQUE

Sur les traces d’un chat cosmique
20 janvier 2010

L’ESO vient juste de diffuser une formidable image du vaste nuage connu sous le nom de la nébuleuse de la Patte de Chat ou NGC 6334. Cette région complexe de gaz et de poussière, où de nombreuses étoiles massives sont nées, se situe près du centre de la Voie Lactée et est fortement obscurcie par des nuages de poussière en avant plan.

Peu d’objets dans le ciel ont été dotés d’un nom aussi bien approprié que la Nébuleuse de la Patte de Chat, un nuage de gaz rougeoyant qui ressemble à une gigantesque empreinte de patte laissée par un chat céleste en balade dans l’Univers. L’astronome anglais John Herschel répertoria le premier NGC 6334 en 1837 pendant son séjour en Afrique du Sud. Bien qu’il ait utilisé l’un des plus grands télescopes au monde de l’époque, Herschel ne semble avoir relevé que la partie la plus brillante du nuage que l’on voit tout en bas à gauche de l’image.

NGC 6334 se situe à environ 5500 années-lumière de la Terre dans la direction de la constellation du Scorpion et couvre une zone du ciel légèrement plus large que la pleine Lune. Le nuage de gaz dans son ensemble s’étend sur environ 50 années-lumière. La nébuleuse apparaît rouge car ses lumières bleue et verte sont dispersées et absorbées plus efficacement par la matière se trouvant dans l’espace qui la sépare de la Terre. La lumière rouge provient essentiellement de l’hydrogène gazeux ionisé par le rayonnement intense de jeunes et chaudes étoiles.

NGC 6334 est une « nurserie » d’étoiles massives parmi les plus actives de notre galaxie et a été étudiée en profondeur par les astronomes. Cette nébuleuse dissimule des étoiles brillantes bleues fraichement créées – chacune atteignant pratiquement dix masses solaires et née dans les derniers millions d’années. Cette région héberge également de nombreuses étoiles « en bas âge », profondément enfouies dans la poussière, ce qui les rend difficiles à étudier. Au total, la nébuleuse de la Patte de Chat pourrait contenir plusieurs dizaines de milliers d’étoiles.

Le très complexe bulbe rouge, dans la partie droite la plus basse de l’image, est particulièrement frappant. C’est comme s’il s’agissait d’une étoile expulsant de grandes quantités de matière à très grande vitesse alors qu’elle s’approche de sa fin de vie ou bien des restes d’une étoile qui aurait déjà explosé.

Ce nouveau portrait de la nébuleuse de la Patte de Chat a été réalisé en combinant des images prises avec la caméra WFI (Wide Field Imager) sur le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres de diamètre à l’Observatoire de La Silla au Chili, au travers de filtres bleu, vert et rouge ainsi qu’avec un filtre spécial conçu pour laisser passer le lumière de l’hydrogène ionisé.

TROUS NOIRS

Les chasseurs de trous noirs établissent un nouveau record de distance.
27 janvier 2010

Grâce au très grand télescope de l’ESO (le VLT), des astronomes ont détecté, dans une autre galaxie, un trou noir de masse stellaire beaucoup plus éloigné que tous ceux connus à ce jour. Avec une masse supérieure à quinze fois celle du Soleil, c’est aussi le second des trous noirs de masse stellaire les plus massifs détectés jusqu’à présent. Il est « enlacé » avec une étoile qui, elle aussi, deviendra bientôt un trou noir.

Les trous noirs de masse stellaire [1] découverts dans la Voie Lactée « pèsent » jusqu’à dix fois la masse du Soleil et ne doivent certainement pas être pris à la légère mais, à l’extérieur de notre Galaxie, ils seraient simplement des joueurs de second rang depuis que les astronomes ont trouvé un autre trou noir d’une masse supérieure à quinze masses solaires. Il s’agit de l’un des trois seuls objets de ce type trouvés jusqu’à présent.

Ce tout nouveau trou noir se situe dans la galaxie spirale appelée NGC 300, à six millions d’années-lumière de la Terre. « Jamais un trou noir de masse stellaire aussi distant n’avait été « pesé » et c’est le premier que nous avons pu voir en dehors du groupe local, le voisinage de notre Galaxie » déclare Paul Crowther, professeur d’astrophysique à l’Université de Sheffield, premier auteur de l’article présentant cette étude. Le curieux partenaire de ce trou noir est une étoile de type Wolf-Rayet qui a aussi une masse d’environ vingt masses solaires. Les étoiles Wolf-Rayet sont proches de la fin de leur vie et éjectent la majorité de leurs couches externes dans leur voisinage avant d’exploser en supernovae avec leur cœur qui implose pour former un trou noir.

En 2007, un instrument à rayons X embarqué sur l’observatoire Swift de la NASA a étudié en profondeur les environs de la source de rayons X la plus lumineuse dans NGC 300, découverte précédemment avec l’observatoire à rayons X de l’Agence Spatiale Européenne XMM-Newton. « Nous avons enregistré des émissions périodiques extrêmement intenses de rayons X, un indice qu’un trou noir devait se cacher dans les environs, » explique Stefania Carpano de l’ESA, une des membres de l’équipe.

Grâce aux nouvelles observations réalisées avec l’instrument FORS2 installé sur le VLT de l’ESO, les astronomes ont confirmé leur récente intuition. Les nouvelles données montrent que le trou noir et l’étoile Wolf-Rayet dansent l’un autour de l’autre dans une valse endiablée, avec une période d’environ 32 heures. Les astronomes ont aussi découvert que le trou noir provoque l’éjection de matière de l’étoile alors qu’ils orbitent l’un autour de l’autre.

« C’est vraiment un couple très intime » remarque Robin Barnard, un des collaborateurs de l’équipe. « Comment un système lié de manière aussi forte a pu se former reste un mystère. »

Un seul autre système de ce type a été vu auparavant mais d’autres systèmes composés d’un trou noir et d’une étoile « compagne » ne sont pas inconnus des astronomes. Sur la base de ces systèmes, les astronomes voient une connexion entre la masse d’un trou noir et la chimie galactique. « Nous avons remarqué que les trous noirs les plus massifs avaient tendance à se trouver dans les plus petites galaxies contenant moins d’éléments chimiques lourds, » précise Paul Crowther [2]. « Les plus grosses galaxies, comme la Voie Lactée, qui sont plus riches en éléments lourds, arrivent seulement à produire des trous noirs avec de plus petites masses. » Les astronomes croient qu’une plus forte concentration d’éléments chimiques lourds influence la manière d’évoluer d’une étoile massive, augmentant la quantité de matière qu’elle déverse, aboutissant à un plus petit trou noir quand les restes s’effondrent finalement sur eux-mêmes.

Dans moins d’un million d’années, ce sera au tour de l’étoile Wolf-Rayet de se transformer en supernova et de devenir un trou noir. « Si le système survit à cette seconde explosion, les deux trous noirs fusionneront, émettant une grande quantité d’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles  au moment de la fusion [3], » conclut Paul Crowther. Toutefois, cela prendra quelques milliards d’années avant qu’ils fusionnent réellement, bien plus longtemps que l’échelle de temps humaine. « Notre étude montre toutefois que de tels systèmes doivent exister et ceux qui ont déjà évolué en trou noir binaire devraient pouvoir être détectés en étudiant les ondes gravitationnelles avec des expériences telles que LIGO ou Virgo [4]. »

LES ETOILES

Derrière le rideau … les étoiles
3 février 2010

L’ESO vient de diffuser une magnifique image, prise avec le VLT, de la nurserie stellaire géante entourant NGC 3603 dans laquelle des étoiles naissent en permanence. Un amas de jeunes étoiles massives, parmi les plus lumineux et les plus compacts de la Voie Lactée, est enfoui dans cette pittoresque nébuleuse et représente ainsi un excellent modèle « local » des régions de formations très actives d’étoiles dans les autres galaxies. Cet amas abrite également l’étoile la plus massive « pesée » jusqu’à présent.

NGC 3603 est une région à très fort taux de formation stellaire : une usine cosmique où les étoiles se forment frénétiquement à partir d'immenses nuages de gaz et de poussière de la nébuleuse. Située à 22 000 années-lumière de notre Soleil, c’est la plus proche région de ce type connue dans notre galaxie, fournissant ainsi aux astronomes un terrain d’observation local pour étudier les processus de  formation intense d’étoiles, très courants dans les autres galaxies, mais difficiles à observer en détail à cause de leur très grande distance de la Terre.

La nébuleuse doit sa forme à la lumière intense et aux vents venant des jeunes étoiles massives qui « lèvent le rideau » de gaz et de poussière révélant une multitude de soleils embrasés. Le centre de l’amas d’étoiles à l’intérieur de NGC 3603 abrite des milliers d’étoiles de toutes sortes (eso9946) : la majorité a une masse similaire ou plus petite que celle de notre Soleil, mais les plus spectaculaires sont les quelques étoiles très massives proches de la fin de leur vie. Plusieurs étoiles bleues super-géantes sont entassées dans un volume inférieur à un cube d’une année-lumière de côté (une année-lumière = 9 461 milliards de km) avec trois étoiles de type Wolf-Rayet – des étoiles extrêmement brillantes et massives qui éjectent de grandes quantités de matière avant de terminer dans de gigantesques explosions connues sous le nom de supernovae. En utilisant une autre série d’observations récemment réalisées avec l’instrument SINFONI sur le très grand télescope (le VLT) de l’ESO, les astronomes ont confirmé que l’une de ces étoiles est environ 120 fois plus massive que notre Soleil, se distinguant ainsi comme l’étoile la plus massive de la Voie Lactée connue à ce jour [1].

Les nuages de NGC 3603 nous offrent une photo de famille d’étoiles à différents stades de leur vie, avec des structures gazeuses qui sont encore en train d’évoluer en étoiles, des étoiles récemment nées, des étoiles adultes et d’autres approchant la fin de leur vie.  Toutes ces étoiles ont à peu près le même âge, un million d’années, un clin d’œil comparé aux cinq milliards d’années de notre Soleil et du système solaire. Le fait que certaines étoiles commencent à peine leur vie alors que d’autres sont déjà en train de mourir est dû à l’extraordinaire diversité de leur masse : Les étoiles ayant une grande masse, étant très lumineuses et très chaudes, se consument beaucoup plus rapidement au cours de leur vie que leurs homologues, moins massives, moins lumineuses et plus froides.

La toute nouvelle image publiée, obtenue avec l’instrument FORS sur le VLT au Cerro Paranal, au Chili, dépeint un grand champ autour de l’amas d’étoiles et révèle la riche texture des nuages de gaz et de poussière environnants.

ORION

Un nouveau regard sur Orion
VISTA dévoile les pirouettes à grande vitesse des jeunes étoiles
10 février 2010

La nébuleuse d’Orion révèle un grand nombre de ses secrets cachés dans une image spectaculaire prise par VISTA, le nouveau télescope de l’ESO dédié aux grands relevés du ciel. Le très grand champ de ce télescope offre la possibilité de révéler l’ensemble de la nébuleuse dans toute sa splendeur et « l’œil infrarouge » de VISTA permet également d’observer en profondeur à l’intérieur des régions poussiéreuses normalement cachées et de dévoiler ainsi le curieux comportement des étoiles jeunes et très actives qui y sont enfouies.

VISTA (the Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) est le tout dernier équipement mis en service à l’Observatoire Paranal de l’ESO (eso0949). C’est le plus grand télescope au monde pour les grands relevés et il est dédié à la cartographie du ciel dans les longueurs d’onde infrarouge. Son grand miroir (4,1 mètres de diamètre), son large champ et ses détecteurs très sensibles en font un instrument unique. Cette nouvelle image spectaculaire de la nébuleuse d’Orion illustre les remarquables capacités de VISTA.

La nébuleuse d’Orion [1] est une vaste nurserie stellaire située à environ 1350 années-lumière de la Terre. Bien que cette nébuleuse soit spectaculaire quand on la regarde avec un télescope ordinaire, ce que l’on peut voir dans la lumière visible n’est qu’une petite partie d’un nuage de gaz dans lequel les étoiles sont en train de se former. La grande majorité de l’activité est profondément enfouie dans des nuages de poussière et pour voir ce qu’il s’y passe réellement les astronomes ont besoin d’utiliser des télescopes équipés de détecteurs sensibles au rayonnement de longue longueur d’onde capables de pénétrer la poussière. VISTA a réalisé une image de la nébuleuse d’Orion à des longueurs d’onde deux fois plus longues que ce que l’œil humain peut détecter.

Comme dans de nombreuses images en lumière visible de cet objet, la nouvelle image à grand champ de VISTA montre la forme familière, semblable à une chauve-souris, de la nébuleuse, au centre de l’image, mais également les fascinantes régions qui l’entourent. En plein cœur de cette région, on trouve les quatre étoiles brillantes qui forment le Trapèze, un groupe de jeunes étoiles très chaudes qui insufflent leur puissant rayonnement ultraviolet, éclaircissant ainsi la région environnante et embrasant le gaz. Toutefois, en observant dans l’infrarouge, VISTA révèle de nombreuses autres jeunes étoiles dans cette région centrale, impossibles à voir en lumière visible.

En regardant la région au dessus du centre de cette image, de curieuses structures rouges, totalement invisibles sauf en infrarouge, apparaissent. Ces structures sont pour beaucoup de très jeunes étoiles qui sont encore en pleine croissance, vues au travers des nuages poussiéreux à partir desquels elles se sont formées. Ces jeunes étoiles éjectent des flots de gaz dont la vitesse typique est de 700 000 km/h. Beaucoup de ces structures rouges mettent en évidence les endroits où ces flots de gaz entrent en collision avec le gaz environnant, générant des émissions en provenance des molécules et des atomes excités du gaz. Sur cette image, il y a aussi quelques structures rouges, moins marquées, sous la nébuleuse d’Orion, montrant qu’ici aussi des étoiles se forment, mais avec beaucoup moins de vigueur. Ces étranges structures présentent un grand intérêt pour les astronomes qui étudient la naissance et l’enfance des étoiles.

Cette nouvelle image révèle la grande capacité du télescope VISTA pour réaliser rapidement et en profondeur des images de larges pans de ciel dans le domaine proche infrarouge du spectre de la lumière. Ce télescope commence à peine à sonder le ciel et les astronomes attendent une riche « moisson de science » avec cet équipement unique de l’ESO.

ETOILE PRIMITIVE

Pas de place pour se cacher : Les étoiles primitives manquantes ont été découvertes en dehors de la Voie Lactée.
17 février 2010

Après avoir réussi à se cacher pendant des années, les étoiles primitives situées en dehors de notre Galaxie, la Voie Lactée, ont finalement été démasquées. De nouvelles observations, réalisées avec le très grand télescope (le VLT) de l’ESO, ont été utilisées pour résoudre un important puzzle astrophysique concernant les plus vieilles étoiles de notre environnement galactique – des informations cruciales pour notre compréhension des premières étoiles de l’Univers.

« En fait, nous avons trouvé un défaut dans les méthodes « médico-légales » utilisées jusqu’à maintenant, » déclare Else Starkenburg, premier auteur de l’article présentant cette étude. « Notre méthode perfectionnée nous permet de découvrir les étoiles primitives cachées parmi toutes les autres étoiles plus communes. »

On pense que les étoiles primitives ont été formées à partir de la matière qui s’est constituée très peu de temps après le Big Bang, il y a 13,7 milliards d’années. Leur quantité d’éléments chimiques plus lourds que l’hydrogène et l’hélium est généralement inférieure à un millième de ce que l’on trouve dans le Soleil et on les appelle des étoiles « extrêmement pauvres en métaux » [1]. Elles appartiennent à l’une des premières générations d’étoiles de notre Univers proche. De telles étoiles sont extrêmement rares et sont principalement observées dans la Voie Lactée.

Les cosmologistes pensent que les plus grandes galaxies comme la Voie Lactée se sont formées par la fusion de plus petites galaxies. La population d’étoiles pauvres en métaux ou étoiles « primitives » de notre Voie Lactée devrait déjà avoir été présente dans les galaxies naines à partir desquelles elle s’est formée et des populations similaires devraient exister dans d’autres galaxies naines. « Jusqu’à présent les preuves de leur présence ont été rares, » précise Giuseppina Battaglia, une des coauteurs de l’article. « Les grands sondages menés ces dernières années ont continué de montrer que les plus anciennes populations d’étoiles de la Voie Lactée et des galaxies naines ne correspondaient pas, ce qui n’était pas du tout prévu par les modèles cosmologiques. »

Les quantités d’éléments sont mesurées à partir des spectres qui fournissent les « empreintes digitales » chimiques des étoiles [2]. L’équipe « Dwarf galaxies Abundances and Radial-velocities » [3] a utilisé l’instrument FLAMES sur le VLT de l’ESO pour mesurer les spectres de plus de 2000 étoiles géantes individuelles situées dans quatre galaxies naines de notre environnement galactique : les galaxies du Fourneau, du Sculpteur, du Sextant et de la Carène. Etant donné que les galaxies naines sont généralement distantes de 300 000 années-lumière de la Terre – ce qui est environ trois fois la taille de la Voie Lactée – seules les principales caractéristiques ont pu être mesurées dans le spectre, comme sur une empreinte digitale vague et maculée. Cette équipe a trouvé qu’aucune empreinte digitale spectrale de leur grande collection ne semblait réellement appartenir à la classe d’étoiles qu’ils recherchaient – les rares étoiles « extrêmement pauvre en métaux » que l’on trouve dans la Voie Lactée.

Cette équipe d’astronomes pilotée par Else Starkenburg a maintenant éclairé d’un nouveau jour le problème grâce à de méticuleuses comparaisons de spectres avec des modèles simulés par ordinateur. Ils ont découvert que l’empreinte digitale chimique d’une étoile pauvre en métaux normale ne se distingue de celle d’une étoile  « extrêmement pauvre en métaux » que par une très faible différence, expliquant ainsi pourquoi les méthodes précédentes n’avaient pas réussi à les identifier.

Ils ont aussi confirmé le « nouveau » statut de plusieurs étoiles « extrêmement pauvres en métaux » grâce à des spectres beaucoup plus détaillés obtenus avec l’instrument UVES sur le VLT de l’ESO. « Par comparaison avec la vague empreinte digitale que nous avions avant, c’est comme si nous avions regardé l’empreinte digitale avec un microscope, » explique Vanessa Hill, une des membres de l’équipe. « Malheureusement, seul un petit nombre d’étoiles a pu être observé, car cela nécessite beaucoup de temps. »

« Parmi les nouvelles étoiles "extrêmement pauvres en métaux" découvertes dans ces galaxies naines, trois ont une quantité relative d’éléments chimiques lourds comprise entre 1/3000 et 1/10 000 de ce que l’on observe dans notre Soleil et l’une d’entre elles détient pour le moment le record de l’étoile la plus ancienne découverte en dehors de la Voie Lactée, » déclare Martin Tafelmeyer, un des membres de l’équipe.

« Notre travail n’a pas seulement permis de révéler quelques unes des très intéressantes premières étoiles de ces galaxies, il a également permis de mettre au point une nouvelle méthode, très efficace pour découvrir plus d’étoiles de ce type, » conclut Starkenburg. « A partir de maintenant, il ne reste plus d’endroit où se cacher dans ces galaxies ! »

SCULPTURE COSMIQUE

Lumière, feu et vent
Une magnifique image d’une sculpture cosmique
24 février 2010

Aujourd’hui, l’ESO publie une nouvelle image spectaculaire de NGC 346, la région de formation stellaire la plus lumineuse dans notre galaxie voisine, le Petit nuage de Magellan, situé à 210 000 années-lumière de la Terre dans la direction de la constellation du Toucan. La lumière, le vent et la chaleur se dégageant des étoiles massives ont dispersé le gaz incandescent à l’intérieur et autour de cet amas d’étoiles, formant une fine structure nébuleuse ressemblant à une toile d’araignée. NGC 346, comme d’autres belles scènes astronomiques, est en continuelle évolution et change au rythme lent du temps cosmique qui s’écoule - des éternités qui passent. Quand de nouvelles étoiles vont se former à partir de la matière libérée dans la zone, elles exploseront en dispersant les restes de poussière et de gaz, sculptant de grandes rides et transformant l'aspect de cet objet brillant.

NGC 346 s’étend approximativement sur 200 années-lumière, une région de l’espace d’environ quinze fois la distance entre le Soleil et ses plus proches voisins stellaires. Les astronomes classent NGC 346 dans la catégorie des amas d’étoiles ouverts, indiquant que cette couvée stellaire dans son ensemble provient de l’effondrement du même nuage de matière. La nébuleuse associée contenant cette couvée d’étoiles brillantes est répertoriée en tant que nébuleuse d’émission, ce qui signifie que le gaz qu’elle contient a été chauffé par les étoiles jusqu’à ce qu’il émette lui-même sa propre lumière, tout comme le néon, gaz utilisé dans les enseignes électriques des magasins.

En considérant le temps cosmique, de nombreuses étoiles de NGC 346, nées il y a seulement quelques millions d’années, sont relativement jeunes [eso0834]. Des vents puissants émanant d’une étoile massive déclenchent cette nouvelle vague de naissance stellaire en comprimant de grandes quantités de matière, première étape cruciale vers la naissance de nouvelles étoiles. Ce nuage de matière s’effondre alors sous son propre poids jusqu’à ce que certaines régions deviennent denses et suffisamment chaudes pour « éclore » en une fournaise à fusion nucléaire remarquablement brillante – une étoile illuminant les débris résiduels de gaz et de poussière. Dans les régions suffisamment congestionnées comme NGC 346, avec un taux important de récentes naissances d’étoiles, le résultat donne une magnifique vue rougeoyante à capturer dans nos télescopes.

NGC 346 se trouve dans le Petit nuage de Magellan, une galaxie naine située à quelque 210 000 années-lumière de la Terre et relativement proche de notre Voie Lactée, une galaxie bien plus grande. Comme sa galaxie sœur, le Grand nuage de Magellan, le Petit nuage de Magellan est visible à l’œil nu depuis l’hémisphère sud et a servi de laboratoire extragalactique aux astronomes étudiant la dynamique de la formation stellaire.

Cette image particulière a été obtenue avec la caméra grand champ WFI (Wide Field Imager) installée sur le télescope MGP/ESO de 2,2 mètres de diamètre à l’Observatoire de La Silla au Chili. De telles images aident les astronomes à étudier la naissance et l’évolution des étoiles tout en offrant un aperçu de la manière dont le développement stellaire influence l'aspect de l'environnement cosmique au cours du temps.

CHAUVE-SOURIS COSMIQUE

La chauve-souris cosmique
Une ile d’étoiles en formation à la périphérie d’Orion
3 mars 2010

La délicate nébuleuse NGC 1788, située dans un coin sombre et souvent négligé de la constellation d’Orion, est révélée par une nouvelle image finement nuancée que l’ESO publie aujourd’hui. Bien que ce nuage fantomatique soit plutôt isolé des étoiles brillantes d’Orion, les vents puissants et la lumière de ces dernières ont un impact important sur la nébuleuse, façonnant sa forme et en faisant le foyer d’une multitude de jeunes soleils.

Les astronomes amateurs du monde entier sont familiers avec la forme caractéristique de la nébuleuse d’Orion. Ils sont toutefois moins nombreux à connaître la nébuleuse NGC 1788, un subtil trésor caché distant d’à peine quelques degrés des étoiles brillantes du baudrier d’Orion.

NGC 1788 est une nébuleuse par réflexion dont le gaz et la poussière dispersent la lumière venant d’un petit amas de jeunes étoiles de telle sorte que le faible rayonnement crée une forme faisant penser à une gigantesque chauve-souris étendant ses ailes. Très peu d’étoiles appartenant à cette nébuleuse sont visibles sur cette image, car la plupart d’entre elles sont assombries par le cocon poussiéreux qui les entoure. La plus importante, appelée HD 293815, peut être distinguée, car c’est l’étoile la plus brillante de la partie supérieure du nuage, juste à côté du centre de l’image et de la ligne noire de poussière bien prononcée qui s’étend à travers la nébuleuse.

Bien qu’au premier coup d’œil NGC 1788 semble être un nuage isolé, des observations couvrant un champ plus vaste que celui présenté sur cette image ont révélé que les étoiles massives brillantes appartenant au vaste groupement d’étoiles d’Orion ont joué un rôle décisif en façonnant NGC 1788 et en stimulant la formation de ses étoiles. Ces étoiles massives sont également à l’origine de l’embrasement de l’hydrogène gazeux dans les parties de la nébuleuse faisant face à Orion, donnant la bordure rouge, presque verticale, visible sur la moitié gauche de l’image.

Toutes les étoiles de cette région sont extrêmement jeunes, avec un âge moyen de seulement un million d’années, à peine le temps d’un clin d’œil comparé aux 4,5 milliards d’années de notre Soleil. En les analysant en détail, les astronomes ont découvert que ces étoiles « d'âge préscolaire » appartiennent naturellement à trois classes bien distinctes : les étoiles légèrement plus vieilles sont situées dans la partie gauche de la bordure rouge, celles qui sont relativement jeunes se trouvent à la droite de cette bordure enfermant ce petit amas dans la nébuleuse et l’illuminant et enfin, les étoiles vraiment les plus jeunes, encore profondément enfouies dans leurs cocons de poussière natifs, se trouvent plus loin sur la droite. Bien qu’aucune de ces dernières ne soit visible sur cette image à cause de la poussière, des douzaines d’entre elles ont été dévoilées grâce à des observations dans les longueurs d’onde infrarouge et millimétrique.

Cette minutieuse distribution des étoiles, avec les plus vieilles plus proches d’Orion et les plus jeunes concentrées sur le côté opposé, laisse penser qu’une vague de formation d’étoiles, générée autour des étoiles massives et chaudes d’Orion, s’est propagée dans l’ensemble de NGC 17 88 et au-delà.

Cette image a été obtenue en utilisant la caméra grand champ WFI (Wide Field Imager) sur le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres de diamètre à l’Observatoire de La Silla de l’ESO au Chili.

JUPITER

La tache de Jupiter observée en train de briller
Les scientifiques regardent pour la première fois la météo à l’intérieur de la plus grosse tempête du système solaire.
16 mars 2010

De nouvelles images thermiques époustouflantes prises avec le VLT (Very Large Télescope) de l’ESO ainsi qu’avec d’autres télescopes au sol très puissants montrent des tourbillons d’air chaud et des régions froides jamais observées jusqu’à présent dans la grande tache rouge de Jupiter. Ces images permettent ainsi aux scientifiques de faire la première carte météo détaillée de l’intérieur de la gigantesque tempête en reliant sa température, ses vents sa pression et sa composition avec ses couleurs.

“C’est la première fois que l’on voit en détail l’intérieur de la plus grande tempête du Système Solaire,” déclare Glenn Orton, le responsable de l’équipe d’astronomes qui a réalisé cette étude. « Nous pensions auparavant que cette grande tache rouge était un simple vieil ovale sans grande structure, mais ces nouveaux résultats montrent qu’elle est, en fait, extrêmement compliquée ».

Les observations ont révélé que la couleur la plus rouge de la grande tache rouge correspond au cœur chaud à l’intérieur du système de cette tempête dont les autres parties sont froides. Les images montrent des bandes sombres sur les bords de la tempête où les gaz descendent à l’intérieur des régions plus profondes de la planète. Ces observations, présentées dans un article du journal Icarus, permettent aux scientifiques de comprendre le système de circulation des vents dans la tempête la plus connue du Système Solaire.

Les astronomes observent cette grande tache rouge depuis des centaines d’années, avec des observations continues de sa forme actuelle qui remontent au 19e siècle. Cette tache, qui est une région froide d’environ – 160 degrés Celsius, est si large que pratiquement trois Terres pourraient tenir à l’intérieur.

Ces images thermiques ont pour la plupart été obtenues avec l’instrument VISIR [1] installé sur le VLT au Chili, avec des données complémentaires venant du télescope Gemini Sud au Chili et du télescope Subaru de l’Observatoire Astronomique National du Japon à Hawaï. Ces images ont un niveau de résolution jamais atteint et étendent le champ observé par le satellite Galileo de la NASA à la fin des années 1990. En combinant ces images avec les observations de la structure de ce nuage profond réalisées avec le télescope infrarouge de 3 mètres de diamètre de la NASA à Hawaï, le niveau de détail de la température observée depuis ces observatoires géants est pour la première fois comparable aux images prises dans le visible par le télescope spatial NASA/ESA Hubble.

Grâce à VISIR les astronomes ont pu réaliser une carte de la température, des aérosols et de l’ammoniac dans la tempête et à sa périphérie. Chacun de ces paramètres nous indique comment le temps et la circulation des vents changent à la fois dans l’espace (en 3D) et avec le temps dans cette tempête. Les années d’observations avec VISIR, couplées avec celles d’autres observatoires, révèlent à quel point la tempête est incroyablement stable malgré la turbulence, les perturbations et les passages très proches d’autres anticyclones qui affectent les frontières de ce système de tempête.

« Une des découvertes les plus intrigantes montre que la partie centrale, de couleur rouge-orangée, la plus intense de la tache est environ 3 à 4 degrés plus chaude que dans son proche environnement, » déclare Leigh Fletcher le premier auteur de l’article scientifique. Cette différence de température ne semble pas bien importante mais elle est suffisante pour permettre à la circulation de la tempête, habituellement en sens inverse des aiguilles d’une montre, de se changer en lente circulation dans le sens des aiguilles d’une montre au cœur même du centre de la tempête. Et, de plus, dans d’autres parties de Jupiter, le changement de température est suffisant pour modifier la vitesse du vent et affecter la forme des motifs dessinés par les nuages dans les ceintures et les zones de l'atmosphère de Jupiter.

« C’est la première fois que l’on peut dire qu’il y a un lien intime entre les conditions environnementales – température, vents, pression et composition- et la couleur actuelle de cette grande tache rouge, » déclare Leigh Fletcher. « Bien que l’on puisse spéculer, nous ne savons toujours pas avec certitude quelle chimie ou quels processus donnent cette profonde couleur rouge, mais nous savons maintenant qu’elle est liées aux changements des conditions environnementales au sein même du nuage. »

EXOPLANETE TEMPEREE

La première exoplanète tempérée caractérisée !
17 mars 2010

En combinant les observations du satellite CoRoT du CNES et l’instrument HARPS de l’ESO, des astronomes ont découvert la première exoplanète « normale » qui a pu être étudiée de manière très détaillée. Appelée CoRoT-9b, cette planète passe périodiquement devant une étoile semblable au Soleil, située à 1500 années-lumière de la Terre dans la constellation du Serpent.

« C’est une exoplanète tempérée normale, tout comme plusieurs douzaines d’exoplanètes détectées à ce jour, mais c’est la première pour laquelle nous avons pu étudier les propriétés en profondeur, » déclare Claire Moutou, un des 60 chercheurs de l’équipe internationale qui a fait cette découverte. « Il est certain que cette planète va devenir une pierre de Rosette dans le domaine de la recherche d’exoplanètes. »

« CoRoT-9b est la première exoplanète qui peut vraiment ressembler aux planètes de notre système solaire » ajoute Hans Deeg, le premier auteur de l’article scientifique. « Elle a la taille de Jupiter et une orbite similaire à celle de Mercure. »

« Comme nos planètes géantes, Jupiter et Saturne, cette planète est principalement composée d’hydrogène et d’hélium », précise Tristan Guillot, un des membres de l’équipe « et elle peut contenir jusqu’à 20 masses terrestres d’autres éléments, dont de l’eau et des roches à haute pression et haute température. »

Depuis la Terre, on voit CoRoT-9b passer devant son étoile tous les 95 jours [1]. Ce « transit » dure environ 8 heures et fournit aux astronomes de nombreuses informations complémentaires sur cette planète. C’est une chance que cette géante gazeuse partage beaucoup de caractéristiques avec la majorité des exoplanètes découvertes jusqu’à présent [2].

« Notre étude nous a permis d’obtenir plus d’informations sur CoRoT-9b que pour les autres exoplanètes du même type,» précise Didier Queloz, un des coauteurs de l’article. « Elle peut déboucher sur un nouveau champ de recherche pour comprendre l’atmosphère des planètes de température modérée, voire faible, et ouvrir une nouvelle fenêtre dans notre compréhension de la chimie à faible température. »

Plus de 400 exoplanètes ont été découvertes jusqu’à présent parmi lesquelles 70 ont été détectées par la méthode des transits. CoRoT-9b est spéciale car la distance qui la sépare de son étoile est environ dix fois plus grande que dans le cas des planètes découvertes précédemment avec cette méthode. Et, contrairement à toutes les exoplanètes de ce type, elle a un climat tempéré. On suppose que la température de sa surface gazeuse est comprise entre 160 degrés et -20 degrés Celsius, avec des variations minimes entre le jour et la nuit. La valeur exacte dépend de la présence possible d’une couche de nuages extrêmement réfléchissants.

Le satellite CoRoT, exploité par le CNES, l’agence spatiale française [3], a identifié cette planète après 145 jours d’observation durant l’été 2008. Les observations avec le très performant chasseur d’exoplanète de l’ESO – l’instrument HARPS installé au foyer du télescope de 3,6 mètres de diamètre à La Silla, au Chili – ont permis aux astronomes de mesurer sa masse, confirmant que CoRoT-9b est effectivement une exoplanète, avec une masse d’environ 80% de la masse de Jupiter.

Cette découverte est publiée dans l’édition du journal Nature de cette semaine.

Notes
[1] Un transit planétaire a lieu lorsqu’un corps céleste passe devant son étoile et bloque une partie de sa lumière. Ce type d’éclipse provoque des variations dans la luminosité apparente de l’étoile et permet de mesurer le diamètre de la planète. Combinée avec des mesures de vitesse radiale réalisées avec le spectrographe HARPS, il est aussi possible de déduire la masse et, par conséquent, la densité de la planète. C’est cette combinaison qui permet aux astronomes d’étudier cet objet de manière très détaillée. C’est justement le fait que cette planète transite – mais néanmoins pas suffisamment près de sont étoile pour être un « Jupiter chaud » - qui en fait un objet spécialement bien adapté pour de prochaines études.

[2] Les exoplanètes géantes gazeuses et tempérées constituent jusqu’à présent le groupe d’exoplanètes découvert le plus connu.

[3] Le télescope spatial CoRoT (Convection, Rotation and Transits) a été construit par le CNES en collaboration avec des laboratoires associés du CNRS-INSU et avec des contributions de l’Allemagne de l’Autriche, de la Belgique, du Brésil, de l’Espagne et de l’Agence spatiale Européenne (ESA). Il a été spécialement conçu pour détecter des planètes en transit et pour mener des études sur la sismologie des étoiles. Ces résultats sont complétés par des observations réalisées par plusieurs télescopes au sol parmi lesquels l’IAC-80 (Tiede Observatory), le Canada France Hawaï Télescope – CFHT- (HawaÏ), le télescope Isaac Newton (Roque de los Muchachos Observatory), Wise Observatory (Israel), le Faulkes North Telescope du réseau Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (Hawaï), l’Observatoire de Haute Provence (France) et le télescope de 3,6 mètres de l’ESO (Chile).

APEX

Apex photographie en gros plan des fabriques d’étoiles dans l’Univers lointain
21 mars 2010

Pour la première fois, des astronomes ont réalisé des mesures directes de la taille et de la luminosité de régions où naissent les étoiles dans une galaxie très lointaine, grâce à une découverte fortuite avec le télescope APEX. Cette galaxie est si lointaine et sa lumière a mis tellement de temps à nous parvenir, que nous la voyons telle qu’elle était il y a 10 milliards d’années. Une lentille gravitationnelle cosmique grossit cette galaxie, nous en donnant une vue en gros plan impossible à obtenir autrement. Ce phénomène chanceux révèle une trépidante et vigoureuse activité de formation d’étoiles dans les galaxies de l’Univers jeune avec des nurseries stellaires se formant cent fois plus rapidement que dans les galaxies plus récentes. Cette recherche est publiée en ligne aujourd’hui dans le journal Nature.

Des astronomes étaient en train d’observer un amas massif de galaxies [1] avec le télescope APEX (Atacama Pathfinder Experiment), utilisant les longueurs d’onde submillimétriques, quand ils ont découvert une nouvelle galaxie d’une luminosité peu commune, plus éloignée que l’amas. C’est la galaxie très lointaine la plus lumineuse jamais observée dans les ondes submillimétriques. Elle est si lumineuse parce que les grains de poussière cosmique de la galaxie rayonnent après avoir été chauffés par le rayonnement des étoiles. Cette nouvelle galaxie a été nommée SMM J2135-0102.

«Nous avons été stupéfaits de trouver un objet étonnamment lumineux qui n’était pas à l’endroit attendu. Nous avons vite réalisé qu’il s’agissait une galaxie plus distante et inconnue jusqu’à présent, grossie par l'amas de galaxies plus proche » déclare Carlos De Breuk de l’ESO, un des membres de l’équipe. Carlos De Breuk était en train d’observer avec le télescope APEX sur le plateau de Chajnantor à une altitude de 5000 mètres dans les Andes chiliennes.

Cette nouvelle galaxie SMM J2135-0102 est lumineuse à ce point du fait de l’amas massif de galaxies situé au premier plan. L'énorme masse de cet amas courbe la lumière de la galaxie plus distante, agissant comme une lentille gravitationnelle [2]. Comme avec un télescope, il grossit et éclaircit notre vision de la galaxie lointaine. Grâce à un alignement fortuit de l'amas et de la galaxie lointaine, cette dernière est fortement grossie, d’un facteur 32.

« Le grossissement dévoile cette galaxie avec des détails jamais obtenus précédemment, même si elle est si éloignée qu’il a fallu environ 10 milliards d’années à sa lumière pour nous atteindre, » explique Mark Swinbank de l’Université de Durham, premier auteur de l’article présentant cette découverte. « Grâce à des observations renouvelées avec le télescope Submillimeter Array, nous avons été capables d’étudier avec une grande précision les nuages où les étoiles se forment dans la galaxie. »

Ce grossissement signifie que la formation stellaire peut être identifiée dans la galaxie, jusqu’à une échelle de seulement quelques années-lumière – pratiquement en dessous de la taille des nuages géants de la Voie Lactée. Pour voir ce niveau de détail sans l’aide de la lentille gravitationnelle, il faudrait de futurs télescopes comme ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), qui est actuellement en construction sur le même plateau qu’APEX. Cette découverte fortuite a donc déjà donné un aperçu aux astronomes de la science qu’il sera possible de faire d’ici quelques années.

Ces « fabriques d'étoiles » ont une taille semblable à celles que l’on trouve dans la Voie Lactée, mais elles sont cent fois plus lumineuses, laissant penser que la formation stellaire dans les premiers temps de la vie de ces galaxies est un processus beaucoup plus vigoureux que celui que l’on trouve habituellement dans les galaxies situées plus près de nous dans le temps et dans l’espace. Par de nombreux points, ces nuages ressemblent plus aux cœurs les plus denses des nuages de formation stellaire de notre Univers proche.

«Nous estimons que SMM J2135-0102 produit des étoiles à un taux équivalent à environ 250 Soleils par an, » déclare Carlos De Breuk. « La formation stellaire dans ses grands nuages de poussière est différente de celle que l’on voit dans notre Univers proche, mais nos observations suggèrent également que nous devrions être capables d’utiliser une physique sous-jacente similaire pour les nurseries stellaires les plus denses des galaxies proches afin de comprendre la naissance des étoiles dans ces galaxies plus lointaines. »

NURSERIE D ETOILES

Le “visage” clair et obscur d’une nurserie d’étoile
31 mars 2010

Aujourd’hui, l’ESO dévoile une image de Gum 19, une nébuleuse peu lumineuse, peu connue, dont une moitié apparaît sombre et l’autre brillante lorsqu’on l’observe dans l’infrarouge. D’un côté, l’hydrogène gazeux chaud est illuminé par une étoile supergéante bleue appelée V391 Velorum. La formation de nouvelles étoiles se situe dans le « ruban » de matière sombre et de matière lumineuse qui entoure, sur cette image, le côté gauche de V391 Velorum. Après plusieurs milliers d’années, ces jeunes étoiles, combinées à la fin explosive de V391 Velorum en supernova, vont probablement modifier le « visage » de Gum 19 dont l’apparence actuelle évoque Janus.

Gum 19 se trouve dans la direction de la constellation des Voiles à environ 22 000 années-lumière de la Terre. Gum 19 tient son nom d’un article de 1955, écrit par l’astrophysicien australien Colin S. Gum, qui a servi de premier relevé significatif des régions communément appelées « régions HII » (lire H – deux) du ciel austral. HII fait référence à l’hydrogène gazeux qui est ionisé, c'est à dire énergisé jusqu’au point où les atomes d’hydrogène perdent leurs électrons. De telles régions émettent la lumière dans des longueurs d’onde (ou couleurs) bien définies, donnant ainsi à ces nuages cosmiques leur rayonnement caractéristique.  Et en fait, tels des nuages terrestres, les formes et les textures de ces régions HII changent avec le temps, même si cette métamorphose, au lieu de se passer sous nous yeux, se déroule sur des éternités.  Pour le moment, Gum 19 a un air de science-fiction, comme s’il y avait sur cette image « une déchirure dans l’espace-temps », avec une bande brillante étroite et presque verticale fendant la nébuleuse d’un bout à l’autre. Son aspect fait également penser à un poisson-ange (ou scalaire) à deux teintes ou encore à une flèche à la pointe obscurcie.

Cette nouvelle image de cet objet évocateur qu’est Gum 19, a été réalisée par un instrument infrarouge appelé SOFI, installé sur le télescope NTT (New Technology Telescope) de l’ESO à l’Observatoire de La Silla au Chili. Le nom de SOFI vient de « Son of ISAAC » (Fils d’ISAAC), du nom de l’instrument « père », ISAAC, installé sur le VLT de l’ESO à l’Observatoire de Paranal au nord de La Silla. En observant cette nébuleuse dans l’Infrarouge, les astronomes peuvent enfin voir à travers une bonne partie de la poussière.

Le fourneau qui alimente le rayonnement de Gum 19 est une gigantesque étoile extrêmement chaude appelée V391 Velorum. Elle brille de manière plus intense dans la gamme bleue, très chaude, de la lumière visible - V391 Velorum affiche une température de surface aux alentours de 30 000 degrés Celsius. Cette étoile massive a cependant  une nature capricieuse et est par conséquent classée parmi les étoiles variables. La luminosité de V391 Velorum peut varier soudainement suite à une forte activité pouvant inclure des éjections de coquilles de matière, qui contribuent à la composition et à l'émission de lumière de Gum 19.

Les étoiles, à l’échelle gigantesque de V391 Velorum, ne brûlent pas de manière aussi brillante pendant très longtemps, et après une vie relativement courte d’environ dix millions d’années, ces titans explosent en supernovae. Ces explosions, dont l’intensité lumineuse  rivalise temporairement avec celle de galaxies entières, propulsent de la matière chauffée dans l’espace environnant, un événement qui peut changer radicalement la couleur et la forme des nébuleuses qui les hébergent. Ainsi, l'agonie de V391 Velorum pourrait bien laisser Gum 19 méconnaissable.

Dans le voisinage de cette supergéante agitée, de nouvelles étoiles continuent néanmoins à se développer. Les régions HII indiquent les lieux de formation stellaire active où de grandes quantités de gaz et de poussière ont commencé à s’effondrer sous l’effet de leur propre gravité. Dans plusieurs millions d’années – le temps d’un simple clin d’œil au regard du temps cosmique – le cœur de ces blocs de matière qui se condensent atteindra finalement une densité suffisamment grande pour enclencher les réactions de fusion nucléaire. Ce nouveau déversement d’énergie et les vents stellaires de ces nouvelles étoiles modifieront également le paysage gazeux de Gum 19.

TRITON

Un ciel d’été de méthane et de monoxyde de carbone sur Triton
7 avril 2010

Selon la toute première analyse dans l’infrarouge de l’atmosphère de Triton, une des lunes de Neptune, l’été bat son plein dans son hémisphère sud. En utilisant le Very Large Telescope de l’ESO, l’équipe européenne qui a mené cette étude a découvert du monoxyde de carbone et a observé, pour la première fois depuis le sol, du méthane dans la fine atmosphère de Triton. Ces observations ont révélé que cette fine atmosphère varie de manière saisonnière, s’épaississant quand elle est réchauffée.

« Nous avons trouvé des preuves réelles que le soleil, bien que très distant, fait toujours ressentir sa présence sur Triton. Cette lune glacée a vraiment des saisons, tout comme nous en avons sur Terre, mais elles changent beaucoup plus lentement, » déclare Emmanuel Lellouch, le premier auteur de l’article présentant ces résultats dans Astronomy & Astrophysics.

Sur Triton, où la température moyenne à la surface est d’environ - 235°C, c’est actuellement l’été dans l’hémisphère sud et l’hiver dans l’hémisphère nord. Comme la surface de l’hémisphère sud de Triton se réchauffe, une fine couche d’azote, de méthane et de monoxyde de carbone glacés se sublime, le gaz ainsi produit épaississant la fine atmosphère à mesure que la saison avance au cours des 165 ans de l’orbite de Neptune autour du Soleil. Sur Triton, une saison dure un peu plus de 40 ans et le solstice de l’été austral était en 2000.

Sur la base de la quantité de gaz mesurée, Emmanuel Lellouch et ses collègues estiment que la pression atmosphérique de Triton doit avoir augmenté d’un facteur quatre comparée aux mesures effectuées par Voyager 2 en 1989, alors que c’était encore le printemps sur cette lune géante. La pression atmosphérique est maintenant comprise entre 40 et 65 microbars – soit 20 000 fois moins que sur Terre.

Les astronomes savaient que la glace de monoxyde de carbone était présente à la surface, mais Emmanuel Lellouch et son équipe ont découvert que la couche supérieure de la surface de Triton est enrichie en glace de monoxyde de carbone d’un facteur dix environ, comparé aux couches plus profondes et que c’est ce « film » supérieur qui alimente l’atmosphère. Alors que l’on trouve majoritairement de l’azote dans l’atmosphère de Triton (comme pour la Terre), le méthane contenu dans l’atmosphère, élément détecté par Voyager 2 et dont la présence vient juste d’être confirmée par cette étude réalisée depuis la Terre, joue aussi un rôle important. « Les modèles climatique et atmosphérique de Triton doivent maintenant être revus puisque nous venons de trouver du monoxyde de carbone et que nous avons effectué une nouvelle mesure du méthane, » déclare Catherine de Bergh, un des coauteurs de cet article.

Parmi les 13 lunes de Neptune, Triton est de loin la plus grande et, avec un diamètre de 2 700 kilomètres (équivalent aux trois quarts de celui de notre Lune), c’est la septième des plus grandes lunes de tout le Système Solaire. Depuis sa découverte en 1846, Triton a fasciné les astronomes du fait de son activité géologique, de ses nombreux types différents de surfaces glacées, telles que de l’azote glacé, mais aussi de la glace d’eau et de la glace sèche (du dioxyde de carbone gelé), et son mouvement rétrograde unique [1].

Il n’est pas facile d’observer l’atmosphère de Triton qui est à peu près 30 fois plus éloignée du Soleil que la Terre. Dans les années 1980, les astronomes supposaient que l’atmosphère de cette lune de Neptune devait être aussi fine que celle de Mars (7 millibars). Ce n’est pas avant le survol de la planète par Voyager 2 en 1989 que l’atmosphère d’azote et de méthane, à une pression de 14 microbars, c'est-à-dire 70 000 fois moins dense que l’atmosphère terrestre, a été mesurée. Depuis, les observations à partir du sol ont été limitées. Les observations d’occultations stellaires (un phénomène qui se produit lorsqu’un corps du Système Solaire passe devant une étoile et bloque sa lumière) indiquaient que la pression de la surface de Triton était en train d’augmenter dans les années 1990. Il a fallu attendre la mise en service de l’instrument CRIRES (Cryogenic High-Resolution Infrared Echelle Spectrograph) au VLT pour que cette équipe puisse réaliser une étude bien plus détaillée de l’atmosphère de Triton. « Nous avions besoin de la sensibilité de CRIRES pour réaliser des spectres détaillés de cette atmosphère très ténue, » précise Ulli Käufl, un des coauteurs de l’article. Ces observations font partie d’une campagne au cours de laquelle Pluton a également été étudiée [eso0908].

Pluton, souvent considéré comme une cousine de Triton disposant des mêmes conditions, présente un regain d’intérêt depuis la découverte de monoxyde de carbone dans l’atmosphère de Triton et les astronomes se précipitent à la recherche de cet élément chimique sur cette planète naine encore plus distante.

Les astronomes n’en sont qu’à leur premier pas avec l’instrument CRIRES, pour comprendre la physique des objets lointains du Système Solaire. « Nous pouvons maintenant commencer à analyser l’état de l’atmosphère et mieux comprendre l’évolution saisonnière de Triton sur des dizaines d’années, » annonce Emmanuel Lellouch.

FORMATION PLANETAIRE

Retournement des théories de la formation planétaire !
13 avril 2010

Aujourd’hui, dans le cadre du « RAS National Astronomy Meeting (NAM2010) » la découverte de neuf nouvelles planètes à transit vient d’être annoncée. En combinant ces nouveaux résultats avec de précédentes observations d’exoplanètes en transit, les astronomes ont été surpris de découvrir que six exoplanètes (parmi un échantillon plus large en comprenant 27) ont été détectées orbitant dans le sens opposé à celui de la rotation de leur étoile hôte – soit exactement l’inverse de ce que l’on peut observer dans notre Système solaire. Avec ces nouvelles découvertes, les astronomes sont confrontés à une remise en cause sérieuse et inattendue des modèles de formation planétaire actuellement en vigueur. Elles laissent également supposer que les systèmes comportant des exoplanètes de type Jupiter chaud ne contiennent probablement pas de planète semblable à la Terre.

“Nous lançons une véritable bombe dans le champ des exoplanètes” déclare Amaury Triaud, un étudiant en thèse à l’Observatoire de Genève qui a dirigé la plus grande partie de ces campagnes d’observation avec Andrew Cameron et Didier Queloz.

Les astronomes pensent que les planètes se forment dans les disques de poussière et de gaz qui entourent les jeunes étoiles. Ces disques protoplanétaires tournent dans le même sens que leur étoile et l’on supposait jusqu’à maintenant que toutes les planètes formées dans le disque étaient plus ou moins en orbite dans le même plan et qu’elles se déplaçaient sur leur orbite dans le même sens que celui de la rotation de leur étoile. C’est notamment le cas pour les planètes du Système solaire.

Suite à la première détection des neuf planètes [1] avec la caméra « Wide Angle Search for Planets (WASP, [2]), cette équipe d’astronomes a utilisé le spectrographe HARPS sur le télescope de 3,6 mètres de diamètre de l’ESO à l’Observatoire de La Silla au Chili, avec des données du télescope Suisse Euler, également installé à La Silla ainsi que des données provenant d’autres télescopes, afin de confirmer la découverte de ces exoplanètes [3] détectées à la fois dans la nouvelle et l’ancienne campagne d’observation et de les caractériser.

Étonnamment, quand les astronomes de cette équipe ont combiné les nouvelles données avec les anciennes observations ils ont trouvé que les orbites de plus de la moitié de tous les Jupiters chauds [4] étudiés n’étaient pas alignées avec l’axe de rotation de leurs planètes. Ils ont même découvert que six exoplanètes de cette longue étude (parmi lesquelles deux sont de nouvelles découvertes) avaient un mouvement rétrograde : elles tournent autour de leurs étoiles dans la « mauvaise » direction.

 « Ces nouveaux résultats défient réellement la pensée conventionnelle qui veut que les planètes doivent toujours être en orbite dans la même direction que celle de la rotation de leur étoile, » précise Andrew Cameron de l’Université de St Andrews, qui présente ces nouveaux résultats au « RAS National Astronomy Meeting (NAM2010) » à Glasgow cette semaine.

Depuis la découverte des premiers Jupiters chauds, il y a quinze ans, leur origine est restée une énigme. Ce sont des planètes ayant une masse équivalente ou supérieure à celle de Jupiter, mais dont l’orbite est beaucoup plus proche de leur soleil. Les astronomes pensent que les cœurs des planètes géantes se forment à partir d’un mélange de particules de glace et de roche que l’on trouve uniquement dans les confins des systèmes planétaires. Les Jupiters chauds se formeraient donc loin de leur étoile et migreraient par la suite vers l’intérieur afin de se mettre en orbite beaucoup plus près de leur étoile. De nombreux astronomes pensent que cela est dû aux interactions gravitationnelles avec le disque de poussière au sein duquel ces planètes se sont formées. Ce scénario ce déroule sur quelques millions d’années et aboutit à une orbite alignée avec l’axe de rotation de l’étoile « hôte ». Il permet également la formation ultérieure de planètes rocheuses comme la Terre, mais ceci ne permet malheureusement pas de rendre compte des nouvelles observations.

Pour prendre en compte les nouvelles planètes rétrogrades, une théorie alternative de migration suggère que la proximité des Jupiters chauds de leur étoile n’est absolument pas due aux interactions avec le disque de poussière, mais à un lent processus d’évolution impliquant une lutte acharnée de forces gravitationnelles avec des planètes plus distantes ou des compagnons stellaires, s’étendant sur des centaines de millions d’années. Ces « perturbations » propulsent ainsi une planète géante sur une orbite allongée et inclinée. Cette planète va alors subir les effets de marées, perdant de l’énergie à chaque fois qu’elle s’approche de son étoile. Elle pourrait finalement se retrouver positionnée proche de son étoile, sur une orbite pratiquement circulaire, mais dont l’inclinaison est aléatoire. « Un effet secondaire spectaculaire de ce processus est qu’il pourrait anéantir une planète semblable à la Terre dans ce système planétaire, » déclare Didier Queloz de l’Observatoire de Genève.

Des compagnons plus distants et plus massifs ont d’ores et déjà été détectés dans le cas de deux des nouvelles planètes rétrogrades découvertes, ce qui pourrait potentiellement être la cause de ce bouleversement. Ces nouveaux résultats pourraient déclencher une recherche intensive de nouveaux corps dans d’autres systèmes planétaires.

Cette recherche a été présentée lors du RAS National Astronomy Meeting (NAM2010) qui a lieu cette semaine à Glasgow, en Ecosse. Neuf articles soumis à des journaux internationaux seront présentés à cette occasion parmi lesquels quatre utilisent des données fournies par les équipements de l’ESO. Cette conférence a également été l’occasion de récompenser le consortium WARPS de prix 2010 du meilleur travail d’équipe de la Royal Astronomical Society.

CHAT CELESTE

VISTA dévoile les secrets cachés d’un chat céleste
21 avril 2010

La nébuleuse de la Patte de Chat, NGC 6334, est une gigantesque nurserie stellaire, berceau de centaines d’étoiles massives. Sur cette nouvelle image magnifique de l’ESO, prise avec VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) à l’Observatoire Paranal au Chili, les nuages rougeoyants de gaz et de poussière obscurcissant la vue sont pénétrés par la lumière infrarouge et quelques jeunes étoiles cachées de la nébuleuse sont ainsi dévoilées.

Au cœur de la Voie Lactée, à 5500 années-lumière de la Terre dans la constellation du Scorpion, la nébuleuse de la Patte de Chat s’étire sur 50 années-lumière de largeur. Dans la lumière visible, le gaz et la poussière sont illuminés par de jeunes étoiles, créant les étranges formes rougeâtres qui ont inspiré le nom de cet objet. Une image récente prise par la caméra WFI (Wide Field Imager) de l’ESO à l’Observatoire de La Silla (eso1003) révèle cette vue en lumière visible de manière très détaillée. NGC 6334 est l’une des nurseries d’étoiles massives les plus actives de notre Galaxie.

VISTA, le tout dernier instrument installé à l’Obsevatoire Paranal de l’ESO dans le désert d’Atacama au Chili, est le plus grand télescope au monde pour les sondages de l’Univers (eso0949). Il fonctionne dans les longueurs d’onde infrarouge, voyant directement à travers une bonne partie de la poussière qui, bien que gênante, donne un si magnifique à la nébuleuse, révélant ainsi des objets cachés à la vue des télescopes observant en lumière visible. La lumière visible a tendance à être dispersée et absorbée par la poussière interstellaire, mais la poussière est pratiquement transparente dans la lumière infrarouge.

VISTA a un miroir primaire de 4,1 mètres de diamètre et il est équipé de la plus grande caméra infrarouge jamais installée sur un télescope. Il bénéficie des mêmes conditions exceptionnelles d’observation que le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, situé sur le sommet voisin. Avec ce puissant instrument à leur disposition, les astronomes observent avec intérêt la naissance douloureuse des jeunes et grosses étoiles dans la nébuleuse de la Patte de Chat, dont certaines atteignent pratiquement dix fois la masse du Soleil. Dans l’infrarouge, la vue présente des différences frappantes avec celle que l’on a en lumière visible. La vue étant beaucoup moins obscurcie par la poussière, ils peuvent en apprendre bien plus sur la manière dont se forment et se développent ces étoiles dans les premiers millions d’années de leur vie. Le très grand champ de VISTA permet de photographier l’ensemble de la région où se forment les étoiles en une seule prise et avec une bien plus grande netteté que précédemment.

Cette image de VISTA est remplie d’innombrables étoiles de la Voie Lactée recouvertes par de spectaculaires vrilles de poussière noire qui sont vues pour la première fois en entier sur cette image. Par endroits, la poussière est suffisamment épaisse pour pouvoir malgré tout bloquer le rayonnement proche-infrarouge auquel la caméra de VISTA est sensible. Dans de nombreuses zones de poussière, comme celles situées près du centre de l’image, des structures qui ressortent en orange sont apparentes – preuve de la présence de jeunes étoiles cachées et des jets qui les accompagnent. Plus loin cependant, des étoiles un peu plus vieilles sont clairement visibles par VISTA, révélant les processus les conduisant de leur première fusion nucléaire au chemin instable des quelques premiers millions d’années de leur vie.

Le télescope VISTA est aujourd’hui engagé sur plusieurs grands sondages du ciel austral qui prendront des années avant d’être achevés. Son grand miroir, ses images de haute résolution, sa caméra très sensible et son très grand champ en font, et de loin, le plus puissant télescope sur Terre pour les sondages dans l’infrarouge. Comme le montre cette splendide image, avec VISTA les astronomes vont être très occupés à analyser des données qu’ils n’auraient pas pu obtenir autrement.

MER DE GALAXIES

Un Amas et une Mer de Galaxies
5 mai 2010

Une nouvelle image grand champ publiée aujourd'hui par l’ESO montre plusieurs milliers de galaxies éloignées et, en particulier, un grand groupe appartenant à l’amas massif de galaxies, connu sous le nom d'Abell 315. Aussi bondé qu’il puisse apparaître, cet ensemble de galaxies représente seulement, selon le proverbe, la “partie émergée de l'iceberg “, car Abell 315 - comme la plupart des amas de galaxies - est dominé par la matière noire. La masse énorme de cet amas dévie la lumière des galaxies situées en arrière-plan, altérant légèrement leurs formes observées.

Lorsque l’on regarde le ciel à l'œil nu, on ne voit la plupart du temps que les étoiles de notre Galaxie, la Voie Lactée et quelques une de ses galaxies voisines les plus proches. Les galaxies plus éloignées sont simplement trop peu brillantes pour être perçues par l'œil humain, mais si nous pouvions les voir, elles couvriraient littéralement le ciel. Cette nouvelle image publiée par l’ESO est à la fois grand champ et longue pose : elle montre donc des milliers de galaxies recouvrant une surface dans le ciel pratiquement aussi grande que celle de la pleine Lune.

Les distances qui nous séparent de ces galaxies sont très variées. Certaines sont relativement proches et il est possible de distinguer leurs bras spiraux ou leurs halos elliptiques, en particulier dans la partie supérieure de l'image. Les plus éloignées apparaissent comme les « taches » les moins lumineuses, leur lumière ayant voyagé à travers l'univers pendant huit milliards d'années ou plus, avant d'atteindre la Terre.

En partant du centre de l'image et en prolongeant vers sa partie inférieure gauche, une concentration d’environ une centaine de galaxies jaunâtres indique un amas massif de galaxies, désigné sous le numéro 315 dans le catalogue réalisé par l'astronome américain George Abell en 1958 [1]. L’amas est situé entre les galaxies rouges et bleues peu lumineuses et la Terre, à environ deux milliards d'années-lumière. Il se situe dans la constellation de la Baleine.

Les amas de galaxies font partie des plus grandes structures de l'univers liées par la gravitation. Mais dans ces structures il y a bien plus que les nombreuses galaxies que nous pouvons voir. Dans ces structures géantes, les galaxies représentent seulement dix pour cent de la masse ; s’y ajoute du gaz chaud entre les galaxies qui représente également dix pour cent [2]. Les 80 pour cent restants sont faits d'un composant invisible et inconnu appelé matière noire (ou matière sombre) qui se trouve entre les galaxies.

La présence de la matière noire est révélée par son effet gravitationnel : l'énorme masse d'un amas de galaxies agit sur la lumière des galaxies situées derrière l’amas comme une loupe cosmique, déviant la trajectoire de la lumière et faisant de ce fait apparaître les galaxies légèrement déformées [3]. En observant et en analysant les formes tordues de ces galaxies d’arrière-plan, les astronomes peuvent déduire toute la masse de l’amas responsable de la déformation, même si cette masse est majoritairement invisible. Cependant, cet effet est habituellement minuscule et il est nécessaire de le mesurer sur un nombre important de galaxies pour obtenir des résultats significatifs : dans le cas d'Abell 315, les formes de presque 10 000 galaxies peu lumineuses de cette image ont été étudiées afin d'estimer toute la masse de l’amas, qui s'élève à plus de cent mille milliards de fois la masse de notre soleil [4].

Pour compléter la très large gamme de tailles et de distances cosmiques représentées dans cette image, une poignée d'objets - bien plus petits que les galaxies et les amas de galaxies et beaucoup plus proches de la Terre - est disséminée dans tout le champ : outre quelques étoiles appartenant à notre Galaxie, de nombreux astéroïdes sont également visibles sous forme de traînées bleues, vertes ou rouges [5]. Ces objets appartiennent à la ceinture principale d'astéroïdes, située entre les orbites de Mars et de Jupiter. Leurs dimensions varient de quelques dizaines de kilomètres, pour les plus brillants, jusqu’à quelques kilomètres dans le cas des plus faibles.

Cette image a été prise avec la caméra grand champ (Wide Field Imager - WFI) du télescope MPG / ESO de 2,2 mètres de l'Observatoire de l'ESO à La Silla au Chili. L’image est une composition de plusieurs prises de vues acquises au moyen de trois filtres différents à large bande, pour un total de près d'une heure dans le filtre B et environ une heure et demie dans les filtres V et R. Le champ est de 34 x 33 minutes d'arc.

GALAXIE SPIRALE

Un nouveau regard sur une galaxie spirale classique
19 mai 2010

L’ESO publie une magnifique image de la galaxie voisine Messier 83 prise par l’instrument HAWK-I installé sur le très grand télescope (VLT) de l’ESO à l’Observatoire Paranal au Chili. L’image montre la galaxie dans la lumière infrarouge et démontre l’impressionnante capacité de cette caméra à réaliser une des images les plus nettes et les plus détaillées jamais prise de Messier 83 depuis le sol.

La galaxie Messier 83 (eso0825) est située à environ 15 millions d’années-lumière dans la constellation de l’Hydre. Elle s’étend sur 40 000 années-lumière, soit seulement 40 % de la taille de la Voie Lactée, mais elle lui ressemble, à la fois par sa forme spirale et par la présence d’une barre d’étoiles qui la traverse en plein centre. Messier 83 est très connue des astronomes pour ses nombreuses supernovae, d’énormes explosions marquant la fin de vie de certaines étoiles. Au cours du siècle dernier, six supernovae ont été observées dans Messier 83 – un nombre record égalé par une seule autre galaxie. Même sans supernovae, Messier 83 est une des galaxies proches les plus lumineuses, visible avec de simples jumelles.

Messier 83 a été observée dans l’infrarouge avec HAWK-I [1], une caméra puissante installée sur le VLT de l’ESO. Quand elle est vue en lumière infrarouge, la plupart de la poussière obscurcissante qui cache une grande partie de Messier 83 devient transparente. Le gaz brillant autour des jeunes étoiles chaudes dans les bras spiraux est également moins visible sur les images en infrarouge. Ainsi, une part bien plus considérable de la structure de la galaxie et les vastes hordes d’étoiles qui la constituent, peuvent être observées. Cette vue très claire est importante pour les astronomes recherchant des amas de jeunes étoiles, spécialement ceux cachés dans les régions poussiéreuses de la galaxie. L’étude de tels amas d’étoiles était l’un des buts principaux de ces observations [2]. Comparée avec de précédentes images, la vue perçante de HAWK-I révèle bien plus d’étoiles dans la galaxie.

La combinaison du très grand miroir du VLT, du grand champ et de la grande sensibilité de la caméra et des conditions d’observation exceptionnelles à l’Observatoire Paranal de l’ESO, fait de HAWK-I une des caméras infrarouge les plus puissantes au monde. Les astronomes attendent impatiemment leur tour pour avoir l’opportunité d’utiliser cette caméra mise en service en 2007 (eso0736) et pour obtenir quelques images infrarouge du ciel nocturne parmi les meilleures jamais réalisées depuis un observatoire au sol.

NUAGE DE MAGELLAN

eso1021fr-ch — Communiqué de presse photo
Un zoo cosmique dans le Grand Nuage de Magellan
1 juin 2010

Dans leur quête de compréhension de l’Univers les astronomes tournent souvent leurs télescopes vers le Grand Nuage de Magellan, une des galaxies les plus proches de notre Voie Lactée. Cette nouvelle image spectaculaire prise avec la caméra grand champ WFI (Wide Field Imager) à l’Observatoire La Silla de l’ESO au Chili, montre une ménagerie céleste composée de différents objets d’une partie du Grand Nuage, allant des vastes amas globulaires aux restes laissés par des explosions éblouissantes de supernovae. Cette observation fascinante fournit des données pour une large variété de projets de recherche apportant un éclairage sur la vie et la mort des étoiles et l’évolution des galaxies.

Le Grand Nuage de Magellan se situe a seulement 160 000 années-lumière de la Voie Lactée – ce qui est très proche à l’échelle cosmique. Cette proximité en fait une cible très importante, car il peut être étudié de manière beaucoup plus détaillée que des systèmes plus distants. Le Grand Nuage de Magellan se trouve dans la constellation de la Dorade, au cœur du ciel austral et bien situé pour les observations depuis les observatoires de l’ESO au Chili. C’est une des galaxies qui constituent le groupe local entourant la Voie Lactée [1]. Bien qu’énorme à l’échelle humaine, le Grand Nuage de Magellan a une masse inférieure à un dixième de notre Galaxie et s’étend sur seulement 14 000 années-lumière alors que la Voie Lactée s’étend sur environ 100 000 années-lumière. Les astronomes le considèrent comme une galaxie naine irrégulière [2]. Ses irrégularités, combinées à sa barre d’étoiles centrale proéminente, suggèrent aux astronomes que les effets de marées avec la Voie Lactée et son compagnon du groupe local, le Petit Nuage de Magellan, pourraient avoir transformé sa forme de galaxie barrée classique en sa forme actuelle, plus chaotique.

Cette image est une mosaïque de quatre photos prises avec la caméra WFI au foyer du télescope de 2,2 mètres de diamètre MGP/ESO à l’Observatoire de La Silla au Chili. L’image couvre une région du ciel plus grande que quatre fois la surface de la pleine Lune. Le grand champ de cette caméra lui permet de voir une très large gamme d’objets dans le Grand Nuage de Magellan sur une seule image, bien qu’une petite partie seulement de la galaxie entre dans ce grand champ. Des douzaines d’amas de jeunes étoiles peuvent être observés tout comme des traces de nuages de gaz rougeoyant. Un nombre très important d’étoiles peu lumineuses emplit l’image d’un bout à l’autre et en arrière-plan, d’autres galaxies, bien plus lointaines que le Grand Nuage de Magellan, sont visibles.

Les amas globulaires sont de véritables collections de centaines de milliers à des millions d’étoiles maintenues ensemble par la gravité dans une forme pratiquement sphérique de quelques années-lumière de large. De nombreux amas sont en orbite autour de la Voie Lactée. Ce sont pour la plupart de vieux amas, âgés de plus de dix milliards d’années et composés majoritairement de vieilles étoiles rouges. Le Grand Nuage de Magellan contient également des amas globulaires et l’un d’entre eux, un amas d’étoiles blanc ovale et flou est visible dans la partie médiane supérieure de l’image. Il s’agit de NGC 1978, un amas globulaire particulièrement massif. Contrairement à la plupart des amas globulaires, NGC 1978 est supposé n’avoir que 3,5 milliards d’années. La présence de ce type d’objets laisse penser aux astronomes que le Grand Nuage de Magellan a eu une période de formation stellaire active plus récente que la Voie Lactée.

Le Grand Nuage de Magellan a donc été une région de formation stellaire intense, mais c’est aussi un des endroits où de nombreuses étoiles sont mortes de manière spectaculaire dans des explosions éblouissantes de supernovae. En haut à droite de l’image on peut voir les restes d’une de ces supernovae, un fin nuage à la forme étrange appelé DEM L 190, également souvent appelé N 49. Ce nuage géant de gaz rayonnant est le vestige de supernova le plus lumineux dans le Grand Nuage et s’étend sur environ 30 années-lumière. Au centre, là où autrefois l’étoile a rayonné, se trouve aujourd’hui un magnétar, une étoile à neutrons avec un champ magnétique extrêmement puissant. Ce n’est qu’en 1979 que les satellites en orbite autour de la Terre ont détecté de puissants sursauts gamma provenant de cet objet, attirant l’attention sur les propriétés externes de cette nouvelle classe d’étoile exotique née des explosions de supernovae.

Cette partie du Grand Nuage de Magellan est remplie d’amas d’étoiles et d’autres objets que les astronomes peuvent explorer durant toute leur vie. Avec autant d’activité, il est facile de comprendre pourquoi les astronomes sont si passionnés par l’étude des étranges créatures de ce merveilleux zoo.

LA COURSE AUTOUR DES ETOILES

Une exoplanète observée dans sa course autour de son étoile
10 juin 2010

Pour la première fois, des astronomes ont été capables de suivre directement une exoplanète alors qu’elle se déplaçait d’un côté à l’autre de son étoile. Cette planète a de loin l’orbite la plus petite de toutes les exoplanètes observées de manière directe, se trouvant aussi proche de son étoile que Saturne l’est du Soleil. Les scientifiques pensent qu’elle pourrait s’être formée de la même manière que les planètes géantes du système solaire. Etant donné que l’étoile est très jeune, cette découverte prouve que les planètes géantes gazeuses peuvent se former dans des disques en seulement quelques millions d’années, une période relativement courte à l’échelle du temps cosmique.

Seulement âgée de 12 millions d'années environ, soit moins de 0.3% de l'âge du Soleil, Bêta Pictoris est 1,75 fois plus massive que notre étoile. Située à près de 60 années-lumière dans la constellation du Peintre, elle est l'un des exemples les plus connus d'étoile entourée d’un disque de débris de poussière [1]. De précédentes observations ont montré un gauchissement du disque, un disque secondaire incliné et des comètes tombant sur l'étoile. « Ces informations étaient indirectes, mais constituaient des signes très révélateurs, suggérant la très probable présence d’une planète massive et nos nouvelles observations le prouvent maintenant de manière définitive », indique la responsable de l’équipe, Anne-Marie Lagrange, directrice de recherche au CNRS et membre du Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble (LAOG : CNRS, Université Joseph Fourier, OSUG-INSU). « Puisque l'étoile est très jeune, nos résultats montrent que les planètes géantes gazeuses peuvent se former dans les disques en seulement quelques millions d'années. »

De récentes observations ont indiqué que les disques autour de jeunes étoiles se dispersent en quelques millions d'années et que la formation de planètes géantes doit se produire plus rapidement que ce que l’on pensait. Bêta Pictoris est maintenant la preuve très claire que c’est effectivement possible.

L'équipe a utilisé l'instrument NACO-CONICA (ou NACO [2]), installé sur l’un des télescopes de 8,2 mètres du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, pour étudier l’environnement proche de Bêta Pictoris en 2003, 2008 et 2009. En 2003, une source faible a été détectée à l’intérieur du disque (eso0842), mais il n’était pas possible d’exclure de façon définitive la possibilité que cette source soit une étoile d’arrière-plan. Sur de nouvelles images obtenues en 2008 et au printemps 2009, la source avait disparu ! Les observations les plus récentes, prises à l’automne 2009, révèlent que l’objet se situe de l’autre côté du disque après une période de disparition derrière ou devant l’étoile (dans ce dernier cas, elle est invisible du fait de la lumière éblouissante de l’étoile). Ceci a permis de confirmer que la source était bien une exoplanète se déplaçant autour de son étoile, donnant ainsi des éléments pour déterminer la taille de son orbite.

Des images ont pu être prises pour une dizaine d’exoplanètes et la planète en orbite autour de Bêta Pictoris (nommée « Bêta Pictoris b ») a, de loin, la plus petite orbite. Elle est  située à une distance de son étoile comprise entre 8 et 15 fois la distance Terre-Soleil, soit entre 8 et 15 unités astronomiques, ce qui correspond à peu près à la distance qui sépare Saturne du Soleil. « La courte période de la planète nous permettra d’enregistrer son orbite complète d’ici probablement 15 à 20 ans et les futures études de Bêta Pictoris b fourniront des éléments très importants sur la physico-chimie de l’atmosphère d’une jeune exoplanète géante, » dit Mickael Bonnefoy, doctorant au LAOG.

La masse de l’exoplanète est équivalente à 9 fois celle de Jupiter. Elle a la bonne masse et se situe au bon endroit pour expliquer le gauchissement des parties intérieures du disque. Cette découverte présente certaines similitudes avec la prévision de l’existence de Neptune réalisée par Adams et Le Verrier au 19e siècle, à partir d’observations de l’orbite d’Uranus.

« Avec les exoplanètes trouvées autour des jeunes étoiles massives Fomalhaut et HR8799, l’existence de Bêta Pictoris b suggère que les « super-jupiter » pourraient être des sous-produits fréquents de la formation planétaire autour d’étoiles massives, » explique un autre scientifique de l’équipe, Gaël Chauvin, chargé de recherche au CNRS et membre du LAOG.

De telles planètes perturbent les disques autour de leurs étoiles, créant des structures qui seront aisément observables avec ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), le télescope révolutionnaire en cours de construction par l’ESO et ses partenaires internationaux.

Des images de quelques candidats planétaires ont été obtenues, mais ces planètes sont toutes situées plus loin de leur étoile hôte que ne l’est Bêta Pictoris b. Si nous étions dans le Système solaire, ces planètes se trouveraient à proximité ou au-delà de l’orbite de la planète la plus lointaine, Neptune. Les processus de formation de ces planètes distantes sont susceptibles d’être très différents de ceux qui ont eu lieu dans notre Système solaire et dans Bêta Pictoris.

« Les images récentes des exoplanètes – dont beaucoup ont été faites avec le VLT – illustrent la diversité des systèmes planétaires », déclare Anne-Marie Lagrange. « Parmi celles-ci, Bêta Pictoris b est le cas le plus prometteur d’une planète qui pourrait avoir été formée comme les planètes géantes du Système solaire. »

GALAXIE DU SCULPTEUR

Le regard de VISTA sur la galaxie du Sculpteur
16 juin 2010

Une nouvelle image spectaculaire de la galaxie du Sculpteur (NGC 253) a été prise par le télescope VISTA de l’ESO à l’Observatoire Paranal au Chili, dans le cadre d’une de ses premières importantes campagnes d’observation. En observant dans la lumière infrarouge, la vision de VISTA est moins affectée par la poussière et révèle une myriade d’étoiles froides ainsi qu’une barre proéminente d’étoiles traversant la région centrale. L’image de VISTA fournit un grand nombre de nouvelles informations sur l’histoire et le développement de la galaxie.

La galaxie du Sculpteur (NGC 253) se trouve dans la constellation du même nom. C’est l’une des galaxies les plus lumineuses du ciel. Elle est suffisamment proéminente pour être vue avec de bonnes jumelles et a été découverte par Caroline Herschel en Angleterre en 1783. NGC 253 est une galaxie spirale située à 13 millions d’années-lumière de la Terre. C’est la plus lumineuse d’un petit groupe de galaxies appelé le Groupe du Sculpteur, l’un des groupements de ce type parmi les plus proches de notre propre Groupe Local de galaxies. Sa bonne visibilité tient en partie à son statut de galaxie à sursaut de formation d'étoiles, car elle est en effet plongée dans les affres d’une rapide formation stellaire. NGC 253 est aussi riche en poussière qui la voile en de nombreux endroits (eso0902). Observée depuis la Terre, on la voit pratiquement par la tranche, avec les bras spiraux clairement visibles dans les parties extérieures et un cœur lumineux en son centre.

VISTA, le télescope visible et infrarouge pour les grands sondages astronomiques (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) est le dernier équipement installé à l’Observatoire Paranal de l’ESO, dans le désert d’Atacama au Chili. C’est le plus grand télescope au monde dédié aux grands sondages. Après avoir été remis à l’ESO à la fin 2009 (eso0949), ce télescope a été utilisé pour deux études détaillées de petites parties du ciel avant d’être engagé sur les sondages plus larges actuellement en cours. Un de ces « mini-sondages » portait sur une étude détaillée de NGC 253 et de son environnement.

Comme VISTA observe dans les longueurs d’onde infrarouge, il peut voir à travers la poussière. Cette dernière est l’une des caractéristiques principales de la galaxie du Sculpteur lorsqu’elle est observée dans le visible. Ainsi, de très nombreuses étoiles froides, à peine détectables avec les télescopes observant dans le visible, peuvent maintenant être vues. L’image de VISTA révèle la plupart de ce qui était caché par les épais nuages de poussière de la partie centrale du disque et permet de voir clairement l’importante barre d’étoiles qui s’étend en travers de la région du noyau – une caractéristique que l’on ne peut pas voir sur les images prises en lumière visible. Les majestueux bras spiraux s’étendent maintenant sur l’ensemble du disque de la galaxie.

Les conditions d’observation exceptionnelles dont bénéficie VISTA, tout comme le VLT de l’ESO situé sur le pic montagneux voisin, lui permettent aussi de réaliser des images exceptionnellement précises pour un télescope au sol.

Avec ce puissant instrument à leur disposition, les astronomes veulent percer quelques uns des mystères de la galaxie du Sculpteur. Ils sont en train d’étudier la myriade d’étoiles géantes rouges et froides dans le halo qui entoure la galaxie. Ils déterminent la composition de quelques unes des petites galaxies naines, satellites de NGC 253 et recherchent de nouveaux objets encore jamais détectés comme des amas globulaires et des galaxies naines ultra-compactes qui seraient invisibles sans les très profondes images infrarouges de VISTA. En utilisant les exceptionnelles données de VISTA, ils envisagent de montrer comment cette galaxie s’est formée et a évolué.