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Les yeux de demain sur l'Univers lointain.


Euclid, deux milliards de galaxies en vue depuis l'espace.


Il devrait partir de Kourou en 2020 pour un voyage de 1,5 millions de kilomètres, jusqu'à un endroit avec vue imprenable sur l'Univers lointain : le point de Lagrange L2. De là, les satellites WMPA et Planck ont observé le fond diffus cosmologique et dressé des cartes inédites de ce rayonnement fossile. Le satellite Euclid, lui, aura pour mission de mesurer la forme et le décalage vers le rouge (redshift) de galaxies et d'amas de galaxies dont les plus lointains se situent à 10 milliards d'années-lumière. Avec son télescope doté d'un miroir de 1,2 m de diamètre et une caméra de 576 millions de pixels, il fournira les images de deux milliards de galaxies avec une très haute résolution. Un second catalogue de 50 millions de galaxies sera établi par un spectro-imageur qui mesurera avec précision leur distance à la Terre. Avec ces deux objectifs qui remontent très loin dans le passé de l'Univers, Euclid pourra donner des indices quant à la vitesse de l'expansion, dont on sait depuis 1998 qu'elle s'accélère, et raconter la formation des grandes structures cosmiques faites de pleins et de vides. Les méthodes utilisées, impliquant d'une part les effets de lentilles gravitationnelles et d'autre part l'observation d'ondes ayant laissé leur empreinte dans les grandes structures, aideront à mieux comprendre les composantes encore mystérieuses que sont la matière et l'énergie noires. La mission, dont le coût est estimé à un milliard d'euros, est européenne, et comprend une collaboration avec la NASA. Un consortium de 1200 personnes, réparties dans 14 pays, réfléchit entre autres, à la façon d'optimiser l'exploitation de la masse de données qu'enverra Euclid : 30 pétaoctets collectés pendant six ans soit 30 millions de gigaoctets.


SKA, des dizaines de milliers d'antennes connectées entre elles.


Pour voir encore plus loin avec un radiotélescope, il existe un autre concept : construire un essaim de petites paraboles sur une large surface. En additionnant les signaux récoltés pour chacune d'entre elles, on obtient une puissance d'observation inégalée. Ce sera la technologie appliquée pour le SKA ( Square Kilometer Array) qui, comme son nom le précise, aura une surface de collecte totale de 1 km², soit cinq fois plus grande que celle de Fast. Le projet pharaonique, dont le coût est évalué à plus d'un milliard d'euros, comprend plusieurs milliers de paraboles et un million d'antennes reliées par un réseau de fibres optiques à un supercalculateur central doté d'une puissance équivalente à 100 millions de PC. Elles seront construites dans des zones désertiques en Afrique du Sud et en Australie afin de limiter au maximum les interférences avec les ondes électromagnétiques.

En avril

En mai

Expansion de l'Univers : Hubble persiste et signe.

Le prix Nobel de physique Adam Riess publie la mesure la plus précise à ce jour du taux d'expansion de l'Univers, obtenu grâce au télescope spatial Hubble. Problème : cette mesure est toujours en désaccord avec celle déduite des observations de cosmologie.

C'est un résultat superbe, d'une précision exquise, auquel Hubble lui-même aurait à coup sûr applaudi. Après dix années de travail méticuleux repoussant les limites du télescope spatial Hubble, le prix Nobel de physique Adam Riess et son équipe ont publié en mars la mesure la plus précise à ce jour du taux d'expansion de l'univers. Chaque seconde, selon l'astrophysicien du Space Telescop Science Institute, chaque cube d'Univers de un mégaparsec de côté s'étend de 73,24 km. A 1,74 km près. Un tel exploit devrait réjouir, et pourtant il plonge dans l'embarras tous ceux qui se piquent de comprendre l'évolution de l'Univers. Pourquoi cette valeur de la constante de Hubble Ho ne colle-t-elle pas avec celle, plus précise encore, déduite des observations du satellite de cosmologie Planck en 2016 ? Bien sûr, l'écart peut sembler minime -  un peu moins de 7 kms par Mpc, celle de Planck valant 66,93 kms -  mais chacune est si précise que la différence est réelle. Or, nous n'avons qu'un Univers dans lequel la valeur exacte de Ho joue d'ailleurs un rôle fondamental. N'est-ce pas elle qui permet de dater le big-bang, ou d'établir la géométrie de l'Univers ?

En réalité, ce n'est pas la première fois que la constante de Hubble tracasse les astrophysiciens. Des débats sur la valeur de Ho sont même l'une des grandes traditions de la discipline ! C'est qu'elle a beaucoup varié au cours du temps.... Dans les années 1930, Ho valait 550 kms par Mpc. Dans les années 1960, 75 kms par Mpc seulement, mais avec une marge d'incertitude telle que 50 ou 100 étaient encore possibles. Dans les années 1970 -1980, elle devint  l'objet d'une guerre de publications scientifiques sans merci entre les Américains Allan Sandage et Gérard de Vaucouleurs :  les mesures du premier impliquaient une valeur nécessairement inférieure à 70, tandis que celle du second disait exactement l'inverse. C'est ainsi que tout naturellement, la détermination de Ho fut dans les années 1990 l'un des objectifs majeurs du télescope spatial Hubble.

  

En juin

Galaxie d'Andromède.

Ses étoiles racontent toute son histoire.

La trajectoire des étoiles de M 31 vient de nous dévoiler un pan méconnu du passé de notre voisine, mais elle nous éclaire également sur sa rencontre future avec la Voie lactée.

On imaginait tout savoir d'elle, à quelques détails près. Et pourtant, la galaxie d'Andromède, la galaxie spirale la plus proche de nous, semble aujourd'hui bien loin d'avoir livré tous ses secrets. Depuis quelques années, les astronomes vont de révélation en révélation à son sujet. Ainsi, deux publications récentes, début 2018, montrent que notre voisine est à la fois beaucoup plus jeune et moins massive que l'on ne pensait. Ces études aux répercussions bien distinctes partagent toutefois un point commun : toutes deux ont comme origine non pas l'étude de M 31 comme système global, mais celle du mouvement individuel des étoiles au sein de la galaxie.

Le premier article nous fait voyager quelque 4 milliards d'années en arrière. S'il y avait eu quelqu'un sur Terre à cette époque, il aurait pu admirer non pas une, mais deux galaxies à l'emplacement actuel de M 31. Celle-ci serait en effet le résultat d'une collision galactique récente. Pour le découvrir, les chercheurs se sont basés sur une série d'observations minutieuses menées entre 2006 et 2014. Des données qui ont permis pour la toute première fois d'appréhender le mouvement propre des étoiles au sein de M 31." Ces trois campagnes ont dévoilé un fait étonnant : un grand nombre d'étoiles semblent suivre des trajectoires désordonnées, ce qui n'est pas le cas dans notre galaxie", révèle François Hammer astronome de l'observatoire de Paris. En effet, la majorité des étoiles de la voix lactée, Soleil compris, tournent autour du centre de la galaxie à une vitesse d'environ 220 km/s. On sait que cette vitesse peut, du fait de l'attraction gravitationnelle des étoiles voisines, subir des variations momentanées. Mais celles-ci sont généralement assez minimes, de l'ordre de10 km/s. Pour M 31 en revanche, les observations ont montré qu'un grand nombre d'étoiles dont la vitesse de croisière était semblable (environ 230 km/s) subissaient des variations de vitesse jusqu'à 10 fois plus importantes -  de l'ordre de 90 à 100 km/s. Le mouvement individuel d'un grand nombre d'étoiles est ainsi largement plus désordonné que dans notre galaxie. Or, ces astres aux orbites chaotiques sont tous âgés de plus de 2 milliards d'années. Pour François Hammer, cette observation n'a rien d'une coïncidence. Cela indique qu'un événement de grande ampleur est survenu il y a quelques milliards d'années "seulement". Avec son équipe franco-chinoise, le spécialiste de l'archéologie galactique a donc mis au point une simulation numérique qui permet de retracer le passé de notre voisine et de cerner au mieux ce qui a pu se passer. "Nous avons modélisé la galaxie d'Andromède comme étant un ensemble de 24 millions de particules possédant chacune une masse, une position et une vitesse et interagissant les unes avec les autres via l'attraction gravitationnelle", résume l'ingénieur de recherche CNRS Yanbin Yang. "Nous avons ensuite regardé comment le système évoluait en fonction des conditions initiales que nous lui imposions". De nombreux scénarios ont ainsi pu être envisagés. Dans le lot, l'équipe a fini par en découvrir un qui permettait d'expliquer au mieux les mouvements chaotiques des étoiles. "Notre modèle suggère que M 31 est bel et bien issue d'une fusion récente de deux galaxies", indique Yanbin Yang.

  

En août

La sonde Parker Solar Probe part frôler le soleil.

Jamais aucune mission spatiale ne s'est aventurée aussi près de notre étoile. La sonde américaine Parker Solar Probe, prévue au lancement entre

le 31 juillet et le 19 août, va pourtant venir frôler le Soleil à moins de 6 millions de kilomètres, soit environ 4 % de la distance Terre-Soleil. A cette distance, l'engin de la NASA va recueillir de précieuses informations sur les processus qui chauffent la couronne solaire, ainsi que sur les mécanismes accélérant les vents solaires.

La couronne solaire est la partie externe de l'atmosphère de notre étoile qui s'étend sur plusieurs millions de kilomètres. Par rapport à la surface du Soleil, dont les températures avoisinent les 6000° C, la couronne est nettement plus chaude : jusqu'à 3 millions de degrés ! Des théories existent pour justifier cet important écart de température - parmi lesquelles, celle proposé par l'astrophysicien américain Eugène Parker, dont la mission porte le nom. Mais seule une sonde envoyée sur place pourra lever le voile quant aux phénomène en actions.

Parker Solar Probe est munie de panneaux solaires rétractables qui se déploieront et se refermeront en fonction de sa distance au Soleil. Un bouclier thermique en carbone protège son instrumentation des températures extrêmes qu'elle va rencontrer, soit quelque 1400°C lors de ses passages au plus près.

La sonde sera placée sur une orbite très elliptique avec un aphélie (point le plus éloigné du Soleil) à 0,73 unité astronomique, soit à environ 100 millions de kilomètres. "Cette trajectoire est dictée par la mécanique céleste, indique Adam Szabo, directeur du laboratoire de physique héliosphérique du Centre de vol spatial Goddard de la NASA. Quand une sonde est lancée depuis la Terre, elle commence avec l'énergie orbitale de la Terre, et une vitesse de 30 km/s autour du Soleil. Mais pour plonger vers le Soleil, il faut qu'elle se débarrasse d'une partie de cette énergie. Elle devra donc effectuer une série de rendez-vous avec Vénus qui va la ralentir progressivement. C'est ce que nous appelons des manoeuvres de fronde gravitationnelle inversée", développe le scientifique de la NASA.


  

  

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