Du ciel et de la terre

Epsilon Andromède : un système d’exoplanètes hors plan

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Comme nous le découvrons souvent ici au fil des notes, à chaque nouvelle découverte d’exoplanète s’attache son lot de surprises et de remises en questions des théories basées, et pour cause, sur l’observation unique de notre système solaire.

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Ce champ d’investigation pour les astronomes est encore relativement neuf : les scientifiques découvrent de nouvelles perspectives et des interrogations supplémentaires au fur et à mesure qu’ils interprètent les données fournies par leurs télescopes.

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Une communication sur ce domaine a été réalisée le 24 mai 2010 au 216ème congrès de l’American Astronomical Society à Miami et sera publiée le premier juin dans Astrophysical Journal. Barbara McArthur (University of Texas, Austin, McDonald Observatory) et son équipe ont utilisé le télescope spatial Hubble et différents télescopes terrestres comme le Giant Hobby-Eberly Telescope pour étudier une étoile, légèrement plus jeune, plus massive et plus brillante que notre Soleil, située à 44 années lumière de nous : Epsilon Andromedae.

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Système Epsilon Andromède, vue d’artiste ; crédit image : NASA, ESA, A. Feild (STScI)

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Plan large : 998 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 925 x 3 000 pixels

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Depuis déjà une dizaine d’année Epsilon Andromedae est reconnu posséder trois exoplanètes de masses joviennes. (voir note du 14 octobre 2006 consacrée à Epsilon Andromedae b)

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Les astronomes ont réussi à mesurer et à calculer par différentes techniques la masse exacte de deux des exoplanètes. Les précédentes estimations donnaient pour Epsilon Andromedae c et d : 2 et 4 fois la masse de Jupiter. Les nouveaux calculs leurs octroient respectivement 14 et 10 masses joviennes. Et surtout pour la première fois a pu être mesuré l’inclinaison mutuelle des orbites de deux exoplanètes ; elle est de 30° pour les planètes c et d ! De plus l’existence d’une quatrième exoplanète, Epsilon Andromedae e, a été déduite sur une orbite beaucoup plus éloignée. La mesure de l’inclinaison de Epsilon Andromedae b n’a pu être déterminée.

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Les planètes d’Epsilon Andromedae n’orbitent donc pas comme dans notre système solaire, pratiquement dans le même plan. Nous avons déjà rencontré dans la note du 16 avril 2010 l’existence de nombreuses planètes possédant des orbites rétrogrades par rapport à leurs étoiles, voici maintenant des planètes n’orbitant pas du tout dans le plan de leur étoile.

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Il est intéressant de se demander l’origine de l’inclinaison du système d’Epsilon Andromedae. Jusqu’à présent il était facile de penser qu’à partir de l’effondrement du nuage primordial de gaz et de poussières se formait l’étoile et tout autour, plus ou moins dans le même plan, ses planètes.

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Pour Barbara McArthur, les différentes orbites peuvent résulter de la migration de planètes de l’extérieur vers l’intérieur du système, le jeu de fronde gravitationnelle qu’exercent les planètes les unes sur les autres et qui permettent l’exclusion de planètes du système, et l’existence d’un compagnon à l’étoile-mère. Il s’agirait dans ce cas d’une naine rouge beaucoup plus petite qu’Epsilon Andromedae et parcourant une orbite non encore déterminée; si celle-ci est très elliptique , le compagnon (Epsilon Andromedae B) pourrait s’approcher tous les 10 000 ans par exemple du système des planètes et y exercer des perturbations.

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Rory Barnes (University of Washington), membre de l’équipe et spécialiste de la dynamique des système d’exoplanètes, avance que selon leurs calculs, l’hypothèse de l’éjection d’une planète du système pourrait être prise principalement en compte. Et Barnes de préciser : rien ne permet d’affirmer que la configuration actuelle du système des planètes est stable d’autant que l’influence du compagnon stellaire est pour l’instant inconnue.

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Plus généralement, il s’interroge sur la possibilité d’existence d’une planète tellurique comme la nôtre dans un tel système “farfelu”. Son orbite sous l’influence des ses imposants voisins joviens est amenée à fluctuer dans le temps, par exemple être circulaire autour de l’étoile puis au bout de 1 000 ans devenir très elliptique. Dans ces conditions instables la vie n’a pratiquement aucune chance de s’y développer : l’eau par exemple passant de l’état liquide dans la zone habitable, à l’état de glace en s’éloignant puis de vapeur d’eau en se rapprochant trop près de son étoile ! La structure même de la planète varierait en fonction des forces gravitationnelles auxquelles elle serait soumise dans le temps. La définition de “zones habitables” dans de tels système est très compliquée.

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Sources principales :

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Astrobiology Magazine

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Hubble site

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Janus, Rhéa et les anneaux de Saturne

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Janus, Rhéa et les anneaux de Saturne ; crédit image : NASA, JPL, Space Science Institute

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Plan large : 806 x 1 020 pixels

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Pour terminer cette semaine, voici une magnifique image prise par la sonde Cassini, en orbite autour de Saturne, le 08 avril 2010 en lumière visible. La petite lune Janus (179 kilomètres de diamètre) semble au dessus du plan des anneaux mais en réalité elle se trouve beaucoup plus loin. De même Rhéa (1 528 kilomètres de diamètre) est partiellement cachée par les anneaux.

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Pour donner une idée des distances Cassini se trouvait à 1,6 millions de kilomètres de Rhéa où la résolution est de 10 kilomètres par pixel et à 1,1 millions de kilomètres de Janus où la résolution est de 7 kilomètres par pixel.

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Saturne se situe plus vers la droite du cliché et Cassini regarde vers le Nord au-dessus du côté ensoleillé des anneaux.

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Source : site Cassini Equinox Mission

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2010 KQ, petit objet géo-croiseur

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Une petite nouvelle rassurante sur les possibilités accrues de détection des objets géo-croiseurs de la Terre dans l’espace.

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Orbite de 2010 KQ ; crédit image : P. Chodas, NASA JPL

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2010 KQ est un objet géo-croiseur (dont l’orbite est amenée à s’approcher de celle de la Terre) découvert le 16 mai 2010 par Richard Kowalski du programme Catalina Sky Survey de la NASA. Il a été suivi depuis le télescope infrarouge de la NASA installé sur le Manau Kea à Hawaï par S.J. Bus. Pour celui-ci les caractéristiques spectrales de 2010 KQ ne correspondent à aucun type d’astéroïde connu et sa luminosité implique une faible taille de quelques mètres au maximum.

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2010 KQ est passé au plus près de la Terre ce 21 mai à une distance proche de celle de la Terre à la Lune.

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Selon Paul Chodas, astronome du Near-Earth Object Program Office du JPL, l’analyse de l’orbite de 2010 KQ permet d’affirmer qu’il existe 6 pour cent de chance qu’il percute la Terre dans les trente ans suivant son prochain passage en 2036. Mais rien à craindre ; vu sa petite taille, 2010 KQ se désintégrera dans l’atmosphère terrestre en cas de collision. Il s’agit probablement des restes d’un étage de fusée ayant envoyé une sonde sur une trajectoire interplanétaire.

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Source : site Asteroid Watch, NASA/Jet Propulsion Laboratory

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Des “super-bulles” pour NGC 1313

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Une étude dirigée par le Dr Stuart Ryder (Anglo-Australian Observatory) nous permet de revenir vers la galaxie spirale barrée, NGC 1313, située à 15 millions d’années lumière de nous dans le Losange. (voir dernière note sur le sujet du 13 janvier 2007)

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Cette galaxie est dite à “flambée d’étoiles”, car elle connait un taux de création de jeunes étoiles près de mille fois supérieur à celui d’une galaxie comme la nôtre.

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NGC 1313 s’étend sur 50 000 années lumière. Son taux de création d’étoiles, sa forme apparente irrégulière pourraient laisser à penser qu’elle a subi une collision avec une autre galaxie. Or NGC 1313 se trouve dans une région isolée de l’espace sans voisine galactique proche. Par quel mystère, la galaxie arrive-t-elle à produire tant de jeunes étoiles?

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NGC 1313 ; crédit image : Gemini Observatory, Aura

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Plan large : 747 x 1 000 pixels

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Les chercheurs ont utilisé le spectrographe du télescope Gemini Sud de 8 mètres au Chili. Les régions où se créent les étoiles sont caractérisées par la présence de gaz ionisés. Sur le cliché ci-dessus, la couleur rouge correspond à l’hydrogène, le vert à l’oxygène et le bleu à l’hélium.

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La clarté de l’image et le niveau de détail permet de visualiser une myriade de “bulles”, créées par des ondes de chocs, et où les étoiles sont en train de naître. Ces données couplées à celles des radio-télescopes mettent en évidence l’existence de “super-bulles” sur les bords desquelles s’accumulent les gaz où se forment les étoiles. L’origine des bulles reste elle aussi mystérieuse : il faudrait le souffle d’un millier de supernovae en quelques millions d’années seulement pour activer autant d’énergie ou alors la spirale a été traversée par un objet, lui imprimant toute une série d’ondes de choc lors de son passage. Selon certains astronomes il est possible aussi que des nuages de gaz, extérieurs à la galaxie, soient capturées par NGC 1313 expliquant la formation de certains amas d’étoiles localisés.

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Sur ce cliché NGC 1313 se révèle comme une galaxie spirale barrée avec des bras tordus asymétriques. Bien que la flambée d’étoile apparaît bien sur les bords extérieurs des deux bras, elle est beaucoup plus élevée à gauche sur le cliché, correspondant au nord est de la galaxie. D’autres régions de créations d’étoiles sont visibles à droite du cliché (au sud-ouest de la galaxie vue dans l’espace de notre Terre), elles semblent déconnectées de NGC 1313 en raison de l’existence de la “super-bulle”

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NGC 1313 possède aussi des sources ultra-lumineuses aux rayons X (ULXs) correspondant peut-être à la présence des très recherchés trous noirs intermédiaires. NGC 1313 X-2 semble avoir une centaine de masses solaires et être alimenté par une étoile de 12 à 15 masses solaires. NGC 1313 X-1 est estimé être deux fois plus massif.

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NGC 1313 est donc une galaxie qui, par ses mystères, suscite l’intérêt des scientifiques au plus haut point.

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Source : site Gemini Observatory

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Rayons X : de l’activité du trou noir central d’Andromède

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Le trou noir central supermassif de notre galaxie possède une activité relativement faible actuellement. Mais qu’en est-il de celui de notre puissante voisine, la galaxie Andromède, ou M31, située à 2,9 millions d’années lumière de nous ?

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Andromède M31, trou noir central ; crédit image : optique DSS, rayons X : NASA/CXC/SAO/Li et autres

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Sur ce cliché sont superposés à une vue optique du bulbe central d’Andromède réalisée par le Digital Sky Survey , les enregistrements réalisés aux rayons X par le télescope spatial Chandra de la NASA de la région de son trou noir central supermassif ; en haut à gauche avant 2006 et en haut à droite en janvier 2006.

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Les annales montrent que l’activité du trou noir central d’Andromède, symbolisé en M31*, a été très faible de 1999 à janvier 2006. Toutefois, le 6 janvier 2006, M31* voit son éclat augmenter d’un facteur 100 ce qui traduit une importante masse de matière happée par le trou noir central. M31* apparait sur l’encadré de droite comme la nouvelle zone bleue à droite de la zone bleue centrale. Depuis janvier 2006 l’éclat de M31* a diminué mais reste en moyenne 10 fois plus lumineux qu’avant 2006. Il continue d’absorber de la matière, en proportions un peu moindre.

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Plus généralement, les astronomes sont unanimes à considérer que l’activité des trous noirs supermassifs centraux d’Andromède et de notre Voie Lactée est étonnamment calme par rapport au réservoir dense de matière qui les entoure. Il n’en a pas toujours été ainsi ; les savants ont prévus pour l’avenir (en temps astronomiques et non humains) de nouvelles flambées d’activités pour ces deux trous noirs supermassifs.

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Source principale : site Chandra

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L’ombre de Pan dans le plan des anneaux

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Ombre de Pan sur les anneaux de Saturne ; crédit image : NASA, JPL, Space Science Institute

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Plan large : 1 018 x 1 018 pixels

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Ce Pan dans les anneaux a déjà été traité dans des notes précédentes, mais comme le cliché est spectaculaire, et le jeu de mot facile, je ne résiste pas à la tentation de revenir sur le sujet.

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Cette nouvelle image de la petite lune de Saturne Pan (28 kilomètres de diamètre) a été réalisée en lumière visible par la sonde Cassini au moment de l’équinoxe de Saturne. Pan se situe dans la division de Encke au sein de l’anneau A de Saturne. Le fin anneau en bas de l’image est l’anneau F.

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Durant la période de l’équinoxe de Saturne, qui se reproduit tous les quinze ans, l’axe des anneaux est aligné sur le Soleil. Ce qui explique la longue ombre portée de Pan sur le plan de l’anneau A. Elle est interrompue par l’une des mystérieuses structures verticales découvertes par Cassini et révélées justement par l’équinoxe de Saturne.

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Le cliché a été enregistré le 14 août 2009 alors que Cassini se trouvait à 1,4 millions de kilomètres de Pan. La résolution est de l’ordre de 9 km/pixel.

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Source : site Cassini Equinox Mission

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Mercure : cratère Picasso

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Mercure, cratère Picasso ; crédit image : NASA, JHUAPL, Carnegie

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Plan large : 1 207 x 1 213 pixels

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Au centre de cette image, voici le nouvellement nommé cratère Picasso en l’honneur du célèbre peintre et sculpteur espagnol Pablo Picasso (1881-1973). Ce cratère d’impact a été découvert par la sonde Messenger lors de son troisième survol de Mercure le 29 septembre 2009. Son diamètre est de 133 kilomètres.

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Sur ce cliché, où la résolution au sol est de l’ordre de 500 mètres par pixel, l’attention des scientifiques a été attirée par le dispositif de fosses ,en forme d’arc, visible sur le côté est du plancher du cratère.

Il pourrait témoigner de l’effondrement des terrains de surface suite à un retrait du magma souterrain. Des formes similaires ont été repérées sur d’autres cratères mercuriens. Si cette hypothèse est vérifiée, les fosses de Picasso sont la preuve d’une activité magmatique à faible profondeur dans l’histoire de Mercure.

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Source : site Messenger

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Note dédiée à Ariaga

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Diagnostiquer “in utéro” la naissance d’étoiles jumelles

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Notre Soleil erre solitaire dans l’espace depuis son enfance, contrairement à la plupart des étoiles de notre galaxie qui, elles, vivent avec une sœur plus ou moins grande, voire en famille nombreuse.

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Les astronomes aiment à se poser des questions comme, par exemple, concernant les étoiles doubles : sont elles de vraies ou de fausses jumelles ?

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La réponse théorique va de soi, les étoiles sont de vraies jumelles si elles sont nées du même nuage primordial de gaz et de poussières, des fausses jumelles si elles sont nées de deux nuages différents. Les étoiles d’un couple sont liées gravitationnellement et orbitent l’une autour de l’autre en dessinant une gracieuse danse dans l’espace.

Les scientifiques pensent que si les deux étoiles sont très proches, il s’agit de vrais jumeaux, alors que si elles sont distantes l’une de l’autre elles sont probablement nées de deux nuages différents.

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Les astronomes sont aussi curieux : ils veulent pouvoir étudier directement la genèse des étoiles “in utero”. Mais une proto-étoile se forme à partir d’un dense nuage de poussières et de gaz froids en train de se contracter, ce qui lui permet d’échapper aux regards indiscrets.

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Qu’à cela ne tienne, les astronomes sont ingénieux et cherchent des techniques permettant de voir là où ce n’est pas possible en visible. C’est ce qu’a réalisé une équipe de scientifiques dirigée par John Tobin de l’Université du Michigan en étudiant les données enregistrées par le télescope spatial infrarouge Spitzer, lorsque celui-ci était encore en état maximal de fonctionnement.

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Cocons d’étoiles en infrarouge ; crédit image : NASA, JPL-Caltech, J. Tobin (Université du Michigan)

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Plan large : 819 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 400 x 3 000 pixels

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Ils ont analysé une vingtaine de nuages primordiaux proches de jeunes étoiles. Pratiquement tous présentent un aspect asymétrique quelques fois à des échelles à peine supérieures au diamètre de quelques systèmes solaires. Pour John Tobin cela signifie que la matière du nuage en train de s’effondrer s’amoncelle de manière inégale, voire renforce la fragmentation du nuage et déclenche la formation du système binaire d’étoiles.

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Dans le passé, des théoriciens ont annoncé par l’intermédiaire de simulations numériques que lorsque un nuage primordial est asymétrique les gaz et poussières s’effondrant s’accumulent autour de plusieurs points déclenchant ainsi la formation de plusieurs étoiles.

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Tobin et son équipe ne cherchaient pas à démontrer cette théorie, ils étudiaient les effets des énergiques jets de matière provenant d’étoiles très jeunes sur les nuages les entourant. Certains de ces nuages étaient déjà connus abriter des couples d’étoiles en formation. Les savants ont été stupéfaits de constater la prévalence des enveloppes asymétriques dans la formation des étoiles doubles.

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Il est bien sur impossible de pouvoir affirmer scientifiquement en regardant la forme d’un nuage de gaz primordial : voici mon diagnostic : ici vont se créer deux étoiles jumelles. D’autant qu’il est nécessaire d’utiliser d’autres longueurs d’ondes pour sonder le nuage. Par exemple, on mesure la vitesse de la chute des matériaux par l’intermédiaire des radio-télescopes. Des études sont en cours sur ce sujet. Mais un pas de plus semble être franchi dans la tentative d’explication du mystère de la formation des systèmes d’étoiles jumelles.

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Source : site Spitzer Space Telescope, NASA-JPL

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Actualités japonaises : Akatsuki et Ikaros

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L’agence spatiale japonaise (JAXA) poursuit son ambitieux programme d’exploration du système solaire.

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H-IIA vol 17 du 21 mai 2010 ; crédit image : JAXA

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En attendant le prochain retour de la sonde Hayabusa (voir dernière note sur le sujet du 2 août 2006), ce 21 mai 2010 s’est envolée vers l’espace une fusée H-IIA du Tanegashima Space Center. A son bord, une nouvelle sonde à destination de Vénus : AKATSUKI (PLANET-C)

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Akatsuki survolant Vénus, vue d’artiste ; crédit image : JAXA

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Plan large : 724 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 414 x 2 000 pixels

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Akatsuki (1,04 x 1,45 x 1,4 m), d’un poids de 500 kg, emporte deux radars, un imageur ultraviolet, une caméra infrarouge, deux caméras en lumière visible pour analyser l’atmosphère dense de la planète sœur de la Terre, la répartition des températures au sol et dans l’air, et, la quête du Graal continue, étudier sa surface et d’éventuelles traces d’activités volcaniques actuelles.

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Akatsuki entrera dans une orbite elliptique autour de Vénus l’amenant de 300 à 80 000 kilomètres de la surface pour effectuer une orbite complète en 30 heures. Sa durée de vie est estimée à 4,5 ans !

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Voile solaire Ikaros, vue d’artiste ; crédit image : JAXA

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Plan large : 761 x 800 pixels

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La fusée H-IIA a aussi libéré dans l’espace, un objet expérimental : IKAROS. Les scientifiques, qui en rêvent déjà depuis une centaine d’année, espèrent beaucoup de ce type de propulsion dans l’espace pour l’avenir. Il s’agit d’une voile solaire couplée à un moteur ionique. Ikaros a déployé sans souci sa voile de 20 mètres de diamètre dans l’espace. La membrane (une résine polyimide) n’a que 7,5 microns d’épaisseur.

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Les scientifiques japonais ont prévu deux phases d’expérimentation, la première de quelques semaines pour étudier le comportement de la voile, puis son déplacement dans l’espace pendant un an.

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Si tout ce passe bien, un autre projet doit suivre Ikaros. La nouvelle voile aura alors 50 mètres de diamètre. Toujours couplée à un moteur ionique elle se dirigera vers Jupiter et ses astéroïdes troyens (qui partagent l’orbite de Jupiter autour du Soleil)

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Source : JAXA

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Une planète dévorée par son étoile

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Nous avons déjà évoqué sur ce blog, au fil des notes, des cas de cannibalisme entre étoiles. Un article paru le 10 mai 2010 dans Astrophysical Journal Letters nous annonce la première découverte d’une planète en train de se faire dévorer par son étoile. L’équipe des scientifiques est dirigée par Carole Haswell (The Open University in Great Britain)

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Nous nous rendons à six cent années lumière de notre Soleil, dans la constellation du Cocher, visiter une étoile naine jaune : WASP-12. En 2008, une exoplanète orbitant autour d’elle y a été découverte par la méthode du transit (la variation de la luminosité de l’étoile lorsqu’un objet vient s’intercaler entre elle et notre regard). Dénommée WASP-12b, elle est de type “Jupiter-chaud” avec une masse 40% supérieure à celle de Jupiter et orbite très près de son étoile en 1,1 jour. Sa température est de l’ordre de 1 500 ° C.

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WASP-12b, une étoile dévorant sa planète, vue d’artiste ; crédit image NASA, ESA, G. Bacon (STScI), C. Haswell (Open University, UK)

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Plan large : 819 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 400 x 3 000 pixels

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Un article théorique paru dans Nature en février dernier et signé par Shu-Lin Li du département d’astronomie de l’Université de Pékin, avait déjà prédit que la surface de la planète serait défigurée par la gravité de l’étoile et que son atmosphère est si chaude et si soumise aux forces de marées gravitationnelles qu’elle se trouve très étirée vers l’extérieur de la planète.

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Pour cette étude, les chercheurs ont utilisé le nouvel instrument installé sur le télescope spatial Hubble lors de son ultime remise en forme. COS (Cosmic Origins Spectrograh) est un spectrographe ultraviolet. Sa sensibilité a permis d’analyser la lumière de l’étoile lors du transit de WASP-12b. On y retrouve des éléments comme aluminium, manganèse, ce qui signifie que l’atmosphère est très étendue. WASP-12b ressemble un peu à un ballon de rugby, son atmosphère surchauffée est attirée par l’étoile qui peu à peu se l’accapare. Les scientifiques ont calculé que d’ici une dizaine de millions d’années, WASP-12b aura été entièrement dévorée par son étoile.

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Source : Hubble site

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