Faits marquants 2007
Les images à haute résolution de la sonde Cassini viennent de révéler une forme étonnante pour deux satellites de Saturne situés au coeur des anneaux de la planète géante. Une équipe internationale dirigée par Sébastien Charnoz et André Brahic du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA/DSM/DAPNIA et laboratoire AIM (CNRS, Université Paris Diderot) a pu en effet montrer que les satellites Pan et Atlas, petits corps d'une trentaine de kilomètres de rayon, étaient ceinturés à l'équateur d'importants « bourrelets » leur donnant la forme de "soucoupes volantes". Grâce à des simulations numériques reproduisant les collisions entre particules à l'intérieur des anneaux, les chercheurs ont acquis la certitude que ces petits corps ont "grossi" dans les anneaux et constituent une preuve indirecte que les anneaux de Saturne résultent sans doute de la désintégration catastrophique d'un gros satellite ou d'une comète. Ces résultats sont publiés dans la revue Science du 7 décembre 2007.
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Certaines des galaxies que l'on croyait jusqu'ici sans étoiles ne sont pas de vraies galaxies mais plutôt des débris de collisions, simples nuages de gaz arrachés lors de collisions à grandes vitesse entre deux galaxies massives. C'est la conclusion à laquelle sont arrivés Pierre-Alain Duc et Frédéric Bournaud, deux chercheurs du Service d'Astrophysique (SAp) du CEA/DSM/DAPNIA et laboratoire AIM (CNRS, Université Paris Diderot) grâce a des simulations numériques reproduisant la rencontre de deux galaxies. La découverte il y a quelques années d'une galaxie dite « sombre » c'est à dire contenant seulement du gaz et totalement dépourvue d'étoiles, avait soulevé un grand intérêt et beaucoup de questions dans la communauté astronomique car l'existence de tels astres n'est absolument pas prévu par les différents modèles de formation et d'évolution de galaxes. La galaxie VirgoHI21, située dans la constellation de la Chevelure de Bérénice, était jusqu'ici considérée comme l’une des premières galaxies sombres massives. Les résultats des simulations montrent au contraire que VirgoHI21 s'est formée lors d'une rencontre entre deux grandes galaxies spirales, il y a environ 750 millions d'années. Il ne s'agirait donc que d'un banal débris de collision. Ainsi disparait le prototype de galaxie sombre massive. Ces résultats sont en cours de publication dans la revue Astrophysical Journal.
Deux équipes européennes dirigées par des astrophysiciens du Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA viennent de contribuer de manière déterminante au grand débat actuel sur l’origine de la masse des étoiles. Quelles conditions sont requises pour former une étoile à partir du gaz ? D'où provient sa masse à sa naissance ? Les petites étoiles se forment-elles comme les grosses ? Les mécanismes exacts de la formation des étoiles sont encore très incertains. Les deux études ont pu apporter un éclairage tout à fait nouveau. Dans un cas, ce sont les mouvements de gaz au sein d'un complexe de nuages denses dans la constellation d'Ophiuchus où se forment actuellement un grand nombre d'étoiles de petite masse, qui ont été étudiés en détail. Dans l’autre, c'est une carte complète qui a permis de faire l'inventaire des embryons d’étoiles géantes et massives, dans un amas de nuages de la constellation du Cygne, contenant une masse de gaz de plus de 4 millions de fois la masse du Soleil. Ces deux études montrent que les processus de formation et de croissance d’une étoile peuvent être quantitativement différents selon l'environnement observé. Pour les étoiles de type solaire, l’inné semble l’emporter sur l’acquis car la distribution en masse des étoiles semble fixée dès le stade pré-stellaire de fragmentation du nuage en condensations denses. Pour les étoiles massives (ayant une masse 10 à 100 fois celle de notre Soleil), les conditions semblent différentes car les observations indiquent que ces étoiles massives se forment très rapidement, probablement à partir d’un processus très dynamique. Ces travaux sont publiés dans la revue Astronomy and Astrophysics de septembre et novembre 2007.
Une équipe de chercheurs français, sous la direction de Romain Teyssier, astrophysicien au CEA (Service d'Astrophysique, CEA-DAPNIA), a mené à terme, dans le cadre du “Projet Horizon ”, la plus grande simulation jamais réalisée de la formation des structures de l’Univers. Cette simulation, qui s’est appuyée sur le nouveau supercalculateur BULL du Centre de Calcul Recherche et Technologie (CCRT), va permettre aux astrophysiciens de comparer leurs modèles aux observations astronomiques avec un réalisme sans précédent. Les premières images permettent une exploration virtuelle de l'univers avec une précision jamais encore atteinte (voir l'animation pour un voyage à travers un "cube" d'Univers).
Un consortium composé d’instituts européens, dont le Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA, vient de rendre public le plus grand catalogue de sources de rayons X jamais publié. Fruit de sept années d’observation du satellite XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne (ESA), cette compilation recense 200 000 objets, soit près du double du record historique établi par le satellite ROSAT en 1999. Mise à la disposition de la communauté scientifique sous la forme d’une base de données dédiée, cette compilation permettra de mieux comprendre l’Univers des hautes énergies. Couvrant une région du ciel équivalente à seulement 360 degrés carrés soit environ 1% de la voûte céleste, il en souligne également la richesse.
Le projet Herschel, un observatoire spatial du rayonnement infrarouge et submillimétrique de l'Univers, vient de franchir aujourd'hui 6 juillet 2007 une étape importante avec la livraison à l'Agence spatiale européenne (ESA) de la caméra de bolomètres de l'instrument PACS. Cet instrument, unique en son genre, est l'un des trois instruments scientifiques embarqués sur le satellite. Cette livraison vient conclure une campagne d'essais de l'instrument, batterie de tests en grandeur nature dans des conditions de fonctionnement représentatives de son futur environnement spatial. Les scientifiques ont ainsi pu montrer que cette caméra répond aux spécifications initiales imposées par les objectifs scientifiques de PACS, l'étude de la naissance des étoiles et de l'évolution des galaxies. Pour le CEA qui a entièrement construit cette caméra, la plus grande de ce type jamais réalisée, la livraison de cet instrument est l'aboutissement de près de dix ans d'effort.
L’expertise acquise a également permis aux scientifiques d’adapter ces détecteurs à des observations à partir de grands télescopes au sol ; les premières images astronomiques viennent d’être obtenues sur le télescope APEX situé au Chili.
Le 18 juin 2007 a été signé au salon du Bourget à Paris l'accord qui scelle la participation de l’Agence spatiale européenne (ESA) au programme James Webb Space Telescope (JWST) de la NASA. Le JWST est le successeur du télescope spatial Hubble (Hubble Space Telescope - HST) et sera lancé en 2013 par une fusée Ariane. Avec son miroir de plus de six mètres de diamètre, il sera alors le plus grand télescope jamais mis dans l'espace. Opérant dans l'infrarouge, il sondera l'Univers lointain pour y étudier les premières étoiles et galaxies.
Le télescope est équipé en son plan focal de trois instruments principaux dont MIRI (Mid InfRared Instrument).
Le spin est une des propriétés quantiques des particules. Toutes les particules ont un spin. Les nucléons (les protons et les neutrons) qui composent le noyau des atomes en ont un, tout comme les gluons et les quarks dont ils sont faits. Mais en 1989, on a découvert que les quarks ne contribuaient pas autant au spin du nucléon que la théorie le prédisait et aucun mécanisme ne permettait d’expliquer ce déficit. Ce fut le début de la crise du spin, que les physiciens du monde entier tentent de résoudre depuis lors.
Le Dapnia participe à l’effort mondial dans ce domaine depuis la fin des années 80, et contribue très activement à la collaboration Compass au Cern depuis 2002. Grâce à la précision de leurs données, les physiciens du Dapnia ont pu déduire pour la première fois la contribution des gluons au spin du nucléon, indiquant la fin de la crise telle qu’on la concevait jusqu’à maintenant.
Le projet d’instrumentation ART pour la biologie moléculaire, associant le Dapnia et le Service hospitalier Frédéric Joliot, a reçu le soutien du programme Technosanté[1] du CEA. Le projet ART, pour Analyse de paramètres physiologiques chez le Rongeur sous imagerie TEP, concerne les études précliniques en imagerie par tomographie par émission de positons (TEP) sur l’animal. Son objectif est d’automatiser la mesure de la cinétique de la concentration du traceur dans le sang artériel de l’animal simultanément à l’imagerie. Le Dapnia y a apporté son expertise dans les domaines des outils de simulation en physique nucléaire, de l’électronique d’acquisition, de l’automatisme et du pilotage depuis la lecture des détecteurs jusqu’au dispositif de micro-centrifugation. Le projet ART a obtenu en 2007, à l’unanimité, une évaluation très positive du comité de pilotage de Technosanté. Le soutien du programme Technosanté va permettre au projet la réalisation du prototype et les validations biologiques associées ainsi qu’une étude du produit vers le marché de la santé.
Le projet d’instrumentation ART pour la biologie moléculaire, associant le Dapnia et le Service hospitalier Frédéric Joliot, a reçu le soutien du programme Technosanté[1] du CEA. Le projet ART, pour Analyse de paramètres physiologiques chez le Rongeur sous imagerie TEP, concerne les études précliniques en imagerie par tomographie par émission de positons (TEP) sur l’animal. Son objectif est d’automatiser la mesure de la cinétique de la concentration du traceur dans le sang artériel de l’animal simultanément à l’imagerie. Le Dapnia y a apporté son expertise dans les domaines des outils de simulation en physique nucléaire, de l’électronique d’acquisition, de l’automatisme et du pilotage depuis la lecture des détecteurs jusqu’au dispositif de micro-centrifugation. Le projet ART a obtenu en 2007, à l’unanimité, une évaluation très positive du comité de pilotage de Technosanté. Le soutien du programme Technosanté va permettre au projet la réalisation du prototype et les validations biologiques associées ainsi qu’une étude du produit vers le marché de la santé.
