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17 juillet 2003

17 juillet 2003

La matière noire d'un amas de galaxies lointain cartographiée par le télescope spatial Hubble
Une équipe internationale d'astronomes , dirigée par Jean-Paul Kneib, chargé de recherche au CNRS (laboratoire d'astrophysique de l'Observatoire Midi-Pyrénées / Université Toulouse 3 - CNRS et Caltech) a cartographié la distribution de la matière noire dans un amas de galaxies en utilisant le télescope spatial Hubble. Ces résultats seront présentés à l'assemblée générale de l'Union Astronomique Internationale à Sidney en Australie. C'est la plus longue observation d'un amas de galaxies jamais réalisée avec Hubble. Ces recherches permettent pour la première fois d'avoir une vision complète d'un amas de galaxies jusqu'à des distances de plus de 15 millions d'années lumière à partir du centre de l'amas. En comparant la carte de matière noire avec la répartition des galaxies et de la matière lumineuse de l'amas, les chercheurs peuvent ainsi mieux comprendre de quelle manière ces amas se sont formés et le rôle de la matière noire au cours de l'évolution cosmique.
 
Plus de 80% de la masse de l'Univers n'émet aucune lumière : c'est la matière noire, dont la nature et la répartition dans l'Univers sont encore mal connues. Les amas de galaxies sont les plus grandes structures stables de l'Univers et des " laboratoires " privilégiés pour étudier les relations entre la matière ordinaire : galaxies, étoiles, gaz intergalactique, et cette mystérieuse matière noire. Dès 1937, l'astronome Fritz Zwicky avait en effet remarqué que les milliards d'étoiles des milliers de galaxies d'un amas ne représentaient qu'une toute petite fraction de la masse totale de ces systèmes. Environ 80 à 85 % de la matière est de fait invisible. Bien que la présence de cette matière soit connue depuis plusieurs décennies, ce n'est que récemment que les chercheurs ont trouvé une technique pour déterminer sa répartition dans les amas de galaxies.

Pour ce faire, il faut observer des milliers de galaxies très peu lumineuses, situées derrière l'amas cible. Ce sont les formes de ces galaxies qui permettent de reconstituer la distribution de la matière, lumineuse et sombre, dans l'amas. Les rayons lumineux qui nous proviennent de ces galaxies très lointaines sont en effet courbés par l'énorme masse de l'amas suivant un effet de relativité générale connu sous le nom de " lentille gravitationnelle ". Les images des galaxies d'arrière plan sont donc déformées et en mesurant exactement ces déformations on peut cartographier la distribution de la masse de l'amas.

L'équipe internationale d'astronomes, rassemblée autour de Jean-Paul Kneib vient de cartographier la matière noire dans l'amas de galaxies Cl0024+1654, exercice difficile puisque par définition cette matière n'émet pas de lumière. Pour réaliser les images de l'amas et des galaxies d'arrière-plan, plus de 120 heures d'observations avec le télescope spatial Hubble ont été nécessaires. Bien que distant d'environ 4.5 milliards d'années lumières (soit à peu près un tiers de l'âge de l'Univers), cet amas massif occupe sur le ciel une surface comparable à la taille de la pleine lune.

Paris, 13 février 2012

Découverte d'îlots de gaz froid dans notre Galaxie
Grâce à l'instrument HFI de la mission Planck de l'ESA, une équipe internationale comprenant de nombreux chercheurs du CNRS, du CEA et d'universités françaises, vient de révéler que notre Galaxie contient des îlots de gaz froid jusque-là inconnus. Ce résultat sera présenté cette semaine lors d'une conférence internationale à Bologne (Italie) où des scientifiques du monde entier discuteront ensemble des résultats intermédiaires de la mission Planck.
Les nuages froids présents dans les galaxies, en particulier dans notre Voie Lactée, constituent des "réservoirs" à partir desquels se forment les étoiles. Ils se composent essentiellement de molécules d'hydrogène, et dans une moindre mesure de monoxyde de carbone.
Les molécules d'hydrogène sont cependant difficiles à détecter car elles émettent peu de rayonnement. Bien que beaucoup moins abondant, le monoxyde de carbone se forme dans des conditions similaires et émet, à l'inverse, facilement de la lumière. C'est pour cette raison que les astronomes l'utilisent comme traceur pour cartographier les nuages d'hydrogène. "Il se trouve que Planck est un excellent détecteur de monoxyde de carbone sur l'ensemble du ciel" indique Jonathan Aumont, chercheur à l'Institut d'astrophysique spatiale  (Université Paris-Sud/CNRS) à Orsay.
Une équipe internationale, dont de nombreux chercheurs du CNRS, du CEA et d'universités françaises, a donc souhaité utiliser l'instrument HFI de la mission Planck de l'ESA pour dresser la première carte complète de la distribution du monoxyde de carbone dans notre Galaxie. "Planck balaye systématiquement l'ensemble du ciel, ce qui nous a permis de détecter des concentrations de gaz moléculaire là où on ne les attendait pas" précise Jonathan Aumont. Un avantage d'autant plus précieux que les télescopes radio demandent beaucoup de temps et sont donc souvent focalisés sur les portions du ciel où l'on soupçonne déjà l'existence de ces nuages moléculaires.

Ce résultat sera présenté cette semaine lors d'une conférence internationale à Bologne (Italie), où des scientifiques du monde entier discutent ensemble des résultats intermédiaires de la mission, dont la découverte également d'un mystérieux "voile micro-ondes" dans la Voie Lactée. Pour Jan Tauber, responsable scientifique de Planck à l'ESA, "les résultats obtenus, à ce stade de la mission, sur le voile galactique et sur la distribution du monoxyde de carbone nous donnent un point de vue inédit sur certains processus physiques à l'œuvre dans notre Galaxie".

La participation française à la mission Planck

La mission Planck voit une très forte participation des laboratoires du CNRS, des universités et du CEA (voir détail ci-dessous), qui ont travaillé dans le cadre du consortium HFI, instrument français dont Jean-Loup Puget, de l'IAS, est le responsable scientifique tandis que François Bouchet, de l'Institut d'astrophysique de Paris (UPMC/CNRS), coordonne l'analyse scientifique des données.

Ces équipes, soutenues par le CNES, l'agence spatiale française, ont joué un rôle de premier plan dans l'analyse des données de Planck, la construction de la première édition du catalogue de sources Planck et les premiers résultats astrophysiques publiés en janvier 2011, ceux à venir dans les prochains mois et la préparation des résultats cosmologiques qui seront présentés en 2013. Le CNES a accompagné très tôt le projet Planck par des études de recherche et développement, en coordonnant les efforts des équipes des laboratoires du CNRS, du CEA, et de l'industrie (Thales Alenia Space, Air Liquide). Son implication se poursuit par son support aux équipes scientifiques impliquées dans l'exploitation des données scientifiques.I

Laboratoires français impliqués :
APC : Astroparticule et cosmologie (Université Paris Diderot/CNRS/CEA/Observatoire de Paris)
Centre de calcul de l'IN2P3 (Institut national de physique nucléaire et de physique des particules) du CNRS
IAP : Institut d'astrophysique de Paris (UPMC/CNRS), Paris
IAS : Institut d'astrophysique spatiale (Université Paris-Sud/CNRS), Orsay
IPAG : Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble 1 (Université Joseph Fourier Grenoble 1/CNRS), Grenoble
Institut Néel  (CNRS), Grenoble
IRAP : Institut de recherche en astrophysique et planétologie (Université Paul Sabatier Toulouse/CNRS), Toulouse
IRFU : Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers (CEA), Saclay
LAL : Laboratoire de l'accélérateur linéaire (Université Paris-Sud/CNRS), Orsay
LERMA : Laboratoire d'étude du rayonnement et de la matière en astrophysique (Observatoire de Paris/CNRS), Paris
LPSC : Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (Université Joseph Fourier Grenoble 1/CNRS/Institut National Polytechnique de Grenoble), Grenoble.

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Paris, 12 mars 2012

Des briques moléculaires de la vie primitive découvertes dans une comète artificielle

Les premières molécules de la vie se forment naturellement dans les comètes : c'est ce que suggèrent des travaux menés par une équipe franco-allemande comprenant les groupes d'Uwe Meierhenrich et de Cornelia Meinert de l'Institut de chimie de Nice (Université Nice Sophia Antipolis/CNRS), et de Louis Le Sergeant d'Hendecourt de l'Institut d'astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Sud). Après avoir fabriqué une comète artificielle, les chercheurs ont analysé ses composants avec une technique unique au monde. Et il est apparu pour la première fois que les comètes pourraient renfermer des molécules qui constituaient la matière génétique primitive : des « acides diaminés » (1). Au croisement de la chimie, de la biologie, et de l'astrophysique, ces travaux soutiennent la thèse selon laquelle les briques élémentaires de la vie ne sont pas apparues sur Terre mais dans l'espace. Ils viennent d'être publiés dans la version en ligne de la revue ChemPlusChem.
Ces analyses s'inscrivent dans le cadre de la grande mission spatiale européenne « Rosetta ». Ce programme a pour objectif de faire atterrir en 2015 une sonde sur la comète Tchourioumov-Guerassimenko pour étudier la composition de son noyau. Pour essayer d'anticiper les résultats de Rosetta, les scientifiques ont imaginé fabriquer une comète artificielle, ou « glace interstellaire/cométaire simulée », et analyser ses constituants.

L'équipe de Louis Le Sergeant d'Hendecourt s'est chargée de fabriquer une micro-comète à l'Institut d'astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Sud) . Dans des conditions extrêmes semblables à celles de l'espace (-200°C et sous vide), les chercheurs ont condensé, sur un morceau solide de fluorure de magnésium (MgF2), des composés existant dans le milieu interstellaire : des molécules d'eau (H2O), d'ammoniac (NH3) et de méthanol (CH3OH). Cela, en irradiant le tout avec un rayonnement ultraviolet. Au bout de dix jours, ils ont obtenu quelques précieux microgrammes (10-6 grammes) de matière organique artificielle.
Cette matière organique interstellaire simulée a été ensuite analysée à l'Institut de chimie de Nice (Université Nice Sophia Antipolis/CNRS) par l'équipe d'Uwe Meierhenrich et de Cornelia Meinert. Cela, avec une technologie très performante : un « chromatographe multidimensionnel en phase gaz » (un « GCxGC/TOF-MS »). Installé à Nice en 2008, cet appareil permet de détecter dix fois plus de molécules dans un échantillon qu'un chromatographe traditionnel dit « monodimensionnel ».

Grâce à leur technologie, les chimistes ont pu identifier vingt-six acides aminés dans la comète artificielle. Là où les précédentes expériences internationales avaient trouvé seulement trois acides aminés. Plus important, ils ont aussi découvert ce que personne n'avait observé avant eux : six acides diaminés, dont - surtout - la N-(2-Aminoethyl)glycine. Un résultat révolutionnaire. Car ce dernier composé pourrait être un des constituants majeurs de l'ancêtre de l'ADN terrestre : la molécule d'acide peptidique nucléique (APN).

Primordiaux, ces résultats indiquent que les premières structures moléculaires de la vie auraient pu se former dans le milieu interstellaire et cométaire, avant d'atterrir sur la Terre primitive lors de la chute de météorites et de comètes.

L'étape suivante : déterminer les conditions de pression, de température, de pH, etc., dans lesquelles la N-(2-Aminoethyl)glycine a pu ensuite former de l'APN. Pour mener à bien ce nouveau projet, les chercheurs ont déjà commencé à constituer une collaboration avec deux grandes équipes, l'une américaine et l'autre, anglaise.

Notes :
(1) Acides diaminés : molécules formées de deux « groupes amines » (–NH2) et non d'un seul comme les acides aminés classiques qui constituent les protéines.

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Le grand radiotélescope de Nançay

Présentation des principes de la radioastronomie et, parmi tous les équipements de l'Observatoire de Nançay, du grand radiotélescope. - Les principes de la réception des ondes radio venant de l'espace par des radiotélescopes simples ou assemblés en interféromètres. - Le grand radiotélescope, formé de deux immenses réflecteurs - le réflecteur plan, mobile, et le miroir sphérique - et d'antennes collectrices, au foyer de ce miroir : description du fonctionnement, des dimensions, de la structure de grille des réflecteurs...

Générique
Réalisateur : Eric Duvivier Auteur scientifique : Jean Heidmann (Observatoire de Paris, Meudon). Production : CNRS et Sciencefilm Diffuseur : CNRS Images. www.cnrs.fr/cnrs-images/

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