Du ciel et de la terre

La danse rapprochée d’une naine brune autour d’un jeune soleil

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Système PZ Tel A et B ; crédit image : Beth Biller, NICI, Gemini Observatory, AURA

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Ce cliché représente un nouvel exploit technique réalisé par une équipe internationale d’astronomes menée par Beth Miller et Michael Liu de l’Université d’Hawaï. Il a été effectué par l’instrument NICI (Near-Infrared-Choronograph-Imager), un coronographe travaillant dans le proche infrarouge installé au foyer du Gemini Sud au miroir de 8 mètres construit à Hawaï.

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L’étoile PZ Tel A, (constellation du Télescope) est semblable à notre Soleil, mais un Soleil nouveau né, puisqu’elle n’est âgée que de douze millions d’années. Elle est encore entourée d’importantes quantités de poussières.

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Observée en 2003 par l’équipe du NICI, l’étoile ne semblait pas avoir de compagnon. Mais à partir d’avril 2009, est apparu un objet proche de PZ Tel A. Les astronomes ont suivi de nouveau l’étoile en mai 2010. Le résultat de leur découverte est à paraître dans un futur numéro de The Astrophysical Journal Letters.

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Sur l’image ci-dessus la plus grosse partie de la lumière de PZ Tel A a été obscurcie pour mettre en valeur la présence de son compagnon PZ Tel B.

PZ Tel B est une grosse exoplanète de 36 masses joviennes (de Jupiter).

Jusqu’à présent les quelques naines brunes observées proches de leur étoiles se situaient à une cinquantaine d’unités astronomiques d’elles, soit au delà de l’orbite de Pluton (40 unités astronomiques) par comparaison avec notre système solaire.

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PZ Tel B possède une orbite très elliptique autour de son étoile. Ce qui explique qu’elle ne pouvait être visible en 2003 car alors noyée dans sa lumière. Au plus loin elle se situe seulement à 18 unités astronomiques d’elle ce qui correspond dans notre système solaire à la position d’Uranus, donc avant Neptune dont l’orbite a été suggérée sur le cliché.

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Comparaison taille naine brune - naine rouge ; crédit image : Jon Lomberg, Gemini Observatory

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L’artiste grâce à l’illustration ci-dessus, nous permet de comparer les tailles des objets célestes. De la Terre, nous arrivons à Jupiter puis à une naine brune comme PZ Tel B, une “étoile ratée” dont la masse est inférieure à 80 masse joviennes. Ce stade dépassé, l’étoile peut alors “s’allumer”, c’est à dire “déclencher” en son cœur la fission nucléaire, il s’agit d’une naine rouge. Naine par comparaison à la taille de notre étoile, elle-même assez quelconque dans le bestiaire stellaire.

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La découverte du système PZ Tel A et B est due aux prodiges technologiques actuels, associant système d’optique adaptative à des techniques spécifiques d’observations de très haut niveau ! De plus, l’étoile étant très jeune, les astronomes se demandent si le disque circumstellaire de poussières encore présent a été sculpté par les interactions entre l’étoile et la naine brune. Est-il possible dans un tel système où l’une des planètes est très imposante que se créent d’autres planètes telluriques comme la Terre par exemple ? Bref PZ Tel A et B est un joli cas d’école pour les astronomes toujours avides de renseignements sur la formation des systèmes planétaires.

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Par ailleurs, l’équipe travaillant sur le NICI poursuit actuellement, selon la même technique qui a permis la découverte de PZ Tel B, un programme d’observation et de suivi de près de 300 étoiles !

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Sources :

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Site Gemini Observatory

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Site University of Arizona

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Des dunes sur Titan et de l’inversion mystérieuse de ses vents

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Les principes de bases relatifs à la circulation des vents autour d’une planète combinés aux mesures effectuées par l’atterrisseur Huygens, de l’Agence Spatiale Européenne largué par Cassini lors de sa descente jusqu’à la surface de Titan, apportaient une réponse simple aux scientifiques : globalement, au niveau de l’équateur de la plus grosse lune de Saturne, la circulation des vents se fait d’est en ouest !

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La sonde Cassini de la NASA a permis d’importantes découvertes concernant les mondes saturniens. Entre autres, pour Titan, l’existence d’immenses champs de dunes dans sa région équatoriale. Celles-ci sont composées de particules organiques d’hydrocarbures. Elles peuvent être large d’un demi-kilomètre, s’élever à plus de cent mètres de hauteur et se poursuivre sur des dizaines voir des centaines de kilomètres en longueur !

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Dunes sur Titan et sur Terre ; crédit image : NASA-JPL et NASA-JSC

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Plan large : 756 x 1 000 pixels

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L’image du haut a été prise par le radar installé sur la sonde Cassini. Les zones blanches ne sont pas des nuages mais des changements de structures dans la topographie locale. Hormis leurs compositions, les dunes de Titan ressemblent beaucoup à celles du désert de Namibie sur notre Terre (image du bas).

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Surprise lorsque les scientifiques ont étudié les images radar de Cassini : l’orientation des vents mise en évidence par celle des dunes indique une direction globale inverse à ce qui était prévu c’est à dire d’ouest en est.

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Cette énigme est résolue dans un article signé par Tetsuya Tokano (Université de Cologne en Allemagne) paru dans Aeolian Researchs. Article complété par un autre à paraître dans Science, et signé par Ralph Lorenz, scientifique attaché au radar de Cassini, (JHUAPL), auteur d’une carte spécifiant l’emplacement des dunes sur Titan.

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Carte éolienne relative aux dunes de Titan ; crédit image : NASA, JPL, Space Science Institute

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Plan large : 512 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 024 x 2 048 pixels

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Sur cette carte dont le fond correspond aux zones équatoriales de Titan, les flèches blanches indiquent le sens des vents révélé par l’orientation des dunes. Les scientifiques pensent que la zone complète est formée de dunes mais elle n’a a pas encore été entièrement examinée par le radar de Cassini.

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“Il était difficile de croire à la permanence de vents d’ouest en est comme le suggère l’orientation des dunes” commente Tokano. Alors pour tenter de comprendre ce mystère, Tokano a créé un modèle informatique de la circulation des vents sur Titan, adapté de ceux créés pour la Terre et Mars. En tenant compte de la topographie de Titan et des données enregistrées par Cassini, il a surtout estimé les variations du vent enregistrées sur Titan au cours du temps. En ce moment nous sommes à la période d’équinoxe qui arrive bien sur deux fois par an, sachant qu’une année sur Titan équivaut à 29 années terrestres.

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Résultat des travaux : il semble que les changements saisonniers semblent inverser la configuration des vents sur une courte période. Ces rafales se produisant par intermittence sur des périodes de deux ans, d’ouest en est, sont si fortes qu’elles déplacent le “sable” de manière bien plus importante que ne peuvent le faire les vents habituels allant d’est en ouest.

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Ce phénomène est assez semblable sur Terre à celui rare de l’inversion des vents hors période de mousson sur l’Océan Indien. Le seuil de vitesse des vents permettant le déplacement des particules organiques des dunes de Titan est de l’ordre de 1 m/s. En période d’inversion des vents, leur vitesse atteint entre 1 et 1,8 m/s, alors qu’en période habituelle des vents d’est en ouest, le seuil des 1 m/s n’est jamais dépassé.

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Et Ralph Lorenz de conclure : ” Cette découverte subtile permet de résoudre le paradoxe des vents sur Titan et nous rassure dans nos possibilités de prévision des vents surtout dans l’optique des futures missions (espérées, note personnelle) vers Titan, de l’arrivée de futurs atterrisseurs ou de ballons sondes”.

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Source principale : site Cassini Equinox Mission

Dust devil vu par Opportunity

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Alors que Spirit le petit rover martien de la NASA a, depuis son arrivée en 2004 dans le cratère de Gusev, photographié des dizaines de tourbillons de sable (dust devil), son homologue Opportunity, circulant dans Meridiani, n’en avait encore jamais croisé.

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La rencontre s’est faite le 15 juillet 2010, en voici la preuve :

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Dust devil vu par Opportunity ; crédit image : NASA, JPL-Caltech, Cornell University, Texas A&M

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Plan large : 223 x 1 024 pixels

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Plan très large : 444 x 2 040 pixels

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Les contrastes ont été modifiés pour mettre en valeur le dust devil. Le tourbillon se déplace à environ 70 mètres d’Opportunity. La veille, un coup de vent avait balayé la poussière sur le robot, augmentant la capacité électrique de ses panneaux solaires de 10 %. Les ingénieurs pensent que ces deux évènements sont liés.

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Depuis l’espace, les traces de dust devils observées par les sondes sont beaucoup plus rares sur la grande plaine Meridiani que dans la cratère de Gusev. Non qu’un endroit soit moins venteux qu’un autre mais le sol de Gusev est beaucoup plus poussiéreux que celui de Meridiani.

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Note personnelle : par ailleurs, Spirit, toujours enlisé est en hibernation ; il est possible que sa capacité électrique soit maintenant trop faible pour qu’il puisse recontacter la Terre et reprendre du service.

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Source : site Mars Exploration Rover Mission

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WR 22

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WR 22 ; crédit image : ESO

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Plan large : 768 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 200 x 1 600 pixels

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Grâce au Wide Field Imager, au travers de filtres, monté sur le foyer du MPG de 2,2 mètres de l’ESO construit sur le site de La Silla au Chili, ce soir nous regardons vers la constellation australe de la Carène.

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En plein centre du cliché, qui couvre un quadrilatère de 72 années lumière de côté, à plus de 5 000 années lumière de nous, brille une étoile exceptionnelle. Son nom est WR 22, WR signifiant Wolf-Rayet en l’honneur de deux astronomes français qui les premiers, en 1867 à l’Observatoire de Paris, découvrirent trois étoiles au spectre encore inconnu à leur époque.

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Les étoiles massives ont une vie éphémère qui se termine de manière cataclysmique : les supernovae. Leur courte existence est particulièrement mouvementée. Les étoiles de type Wolf-Rayet expulsent leur matière dans l’espace, jusqu’à un cinquième de masse solaire par an, à des vitesses pouvant atteindre 2 000 km/s ! La masse de WR 22 est estimée à 71 fois celle de notre Soleil !

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Le rayonnement ultraviolet des étoiles massives comme WR 22 ionise les nuages d’hydrogène de la nébuleuse de la Carène (NGC 3372), nous offrant ce merveilleux spectacle de draperies célestes. Cette nébuleuse est une région particulièrement riche en création de nouvelles étoiles. Dans sa partie principale, à dehors et à gauche de ce cliché, se situe un autre monstre stellaire : Eta Carinae (voir note du 24 avril 2006)

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Source principale : site ESO

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Poussières de comètes

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Je suis tombé en arrêt ce soir sur cette vue d’artiste représentant une comète et les jets s’élevant de sa croûte glacée lorsque sa trajectoire dans notre système solaire la rapproche du Soleil.

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Comète Wild 2, vue d’artiste ; crédit image : NASA, JPL-Caltech

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Plan large : 576 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 688 x 3 000 pixels

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L’artiste a pris comme référence la comète Wild 2, au diamètre de 5 kilomètres, croisée par la sonde Stardust en janvier 2004. Deux ans plus tard, Stardust larguait vers la Terre une capsule comportant de précieux échantillons prélevés dans l’espace dans le sillage de la comète (Voir dernière note sur le sujet du 18 août 2009). Depuis Stardust a repris du service et viendra visiter le 14 février 2011, une autre comète célèbre Tempel 1. Cette dernière avait été percutée en 2005 par une masse larguée par la sonde Deep Impact. Ce qui fait de Stardust la seule sonde a visiter deux comètes au cours de son existence et de Tempel 1 la seule comète a être visitée deux fois par des robots humains !

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Source : sites NASA

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Et pendant ce temps la sonde Rosetta de l’ESA, après avoir croisé l’astéroïde 21 Lutèce, poursuit sa longue route vers la comète 67/P Churyumov-Gerasimenko

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NGC 4027 ou ARP 22

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NGC 4027 ou ARP 22 ; crédit image : ESO

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Plan large : 768 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 200 x 1 600 pixels

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NGC 4027 ou ARP 22 est une galaxie spirale barrée particulière puisque son bras unique se trouve extrêmement étendu. Elle se situe à 75 millions d’années lumière de nous dans la Constellation du Corbeau. Sa forme est probablement la conséquence d’une collision il y a quelques millions d’années avec une petite galaxie NGC 4027A. ARP 22 fait partie du même groupe local comprenant la célèbre galaxie des antennes, qui est réalité une des étapes de la fusion de deux galaxies NGC 4038 et NGC 4039 (voir dernière note sur le sujet du 9 mai 2008).

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Cette image a été enregistrée au travers de filtres par le spectrographe pour objets faiblement lumineux et la caméra EFOSC installés au foyer du New Technology Telescope au miroir de 3,58 mètres construit sur le site de l’ESO à La Silla au Chili.

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Source : site ESO

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Waning Moon

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dernier quartier de lune ; crédit image : ESO

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Plan large : 768 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 200 x 1 600 pixels

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Ce cliché a été pris à la fin du siècle dernier dans le proche infrarouge quelques jours avant la nouvelle lune. Je vous souhaite une douce nuit, sous le regard de la pleine lune. Demain est un autre jour, le commencement d’un nouveau cycle pour moi. Je vous embrasse.

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L’énigme de l’étoile hypervéloce HE 0437-5439

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Si un astronome est un scientifique amené à résoudre des équations complexes et fastidieuses, son métier, ou plutôt sa passion, l’oblige a endosser bien d’autres rôles. Il doit au besoin se transformer en chasseur ou en détective. Son terrain de chasse est bien sur celui des étoiles.

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Un de ces représentants est Warren Brown, membre de l’équipe du télescope spatial Hubble (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). Il vient de signer comme auteur principal un article paru le 20 juillet 2010 dans The Astrophysical Journal Letters. Son tableau de chasse est éloquent : il a repéré en 2005 la première étoile surprise en hypervitesse quittant notre galaxie. Depuis 2005, il est à l’origine de la découverte de 14 des 16 étoiles répertoriées du même type.

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Ces seize étoiles sont supposées toutes provenir du cœur de notre Voie Lactée.

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L’article du 20 juillet s’attache à l’étude de l’une d’elles : HE 0437-5439. “Grâce à Hubble, nous avons pu, pour la première fois, remonter à l’endroit d’où une étoile en hypervitesse provient, par la mesure de la direction de son mouvement dans le ciel” commente Warren Brown. HE 0437-5439 est issue du centre de notre galaxie et de son trou noir central.

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HE 0437-5439, vue par Hubble ; crédit image : NASA, ESA, O. Gnedin, W. Brown

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Plan large : 1 024 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 250 x 2 250 pixels

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HE 0437-5439 se déplace à la vitesse extraordinaire de 2,5 millions de km/h, soit trois fois plus vite que celle de notre Soleil dans son périple tout autour de la Voie Lactée. Elle se situe déjà dans la lointaine banlieue de notre galaxie, à 200 000 années lumière au-dessus du disque galactique, qui, à titre de comparaison, s’étend sur 100 000 années lumière.

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“L’étoile se déplace à une vitesse absurde, explique Brown, deux fois plus que nécessaire pour quitter le champs gravitationnel galactique. Aucune étoile ne se déplace aussi rapidement dans des circonstances normales, quelque chose d’exotique a du lui arriver. Ce type d’étoile en exil d’une population de 100 milliards d’étoiles est très rare” . Brown estime le nombre d’étoiles en hypervitesse à une pour 100 000.

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Autre énigme à résoudre : une apparente impossibilité physique quand à la position de l’étoile et à sa vitesse par rapport à son âge apparent. HE 0437-5439 est une géante bleue d’environ neuf masses solaires. Pour arriver du noyau galactique à sa place actuelle, 100 millions d’années lui sont nécessaires. Or une géante bleue de cette taille ne survit qu’une vingtaine de millions d’années au maximum.

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Les astronomes ont trouvé la solution probable à ce casse-tête. Le scénario est étonnant et fait rêver.

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Évolution de HE 0437-5439, vue d’artiste ; crédit image : NASA, ESA, A. Feild (STScI)

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Plan large : 768 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 800 x 2 400 pixels

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A la genèse de HE 0437-5439, n’existaient pas une seule étoile, mais un trio d’étoiles ce qui est assez courant dans notre galaxie. Brown suggère que le trio était composé d’un couple d’étoiles en orbites très proches lié à une autre étoile plus lointaine. En approchant trop près du trou noir central de notre galaxie, l’étoile la plus lointaine a été happée par lui. L’énergie cinétique s’est alors transférée sur la paire restante qui a été expulsée à grande vitesse loin du trou noir central. La paire d’étoile survivante, tout en poursuivant son chemin, a continué à évoluer. La plus massive des deux s’est transformée en géante rouge puis a englobé son partenaire ; les deux étoiles ont fini par fusionner pour former l’actuelle HE 0437-5439, une géante bleue.

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L’hypothèse de l’expulsion d’une étoile à grande vitesse par suite d’un jeu de fronde gravitationnel avec le massif trou noir central galactique a été proposée dès 1988. La théorie prévoit qu’un tel phénomène se reproduit statistiquement tous les 100 000 ans.

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Par ailleurs, en utilisant les capacités de Hubble pour repérer les déplacements des étoiles dans l’espace, l’équipe d’astronomes travaillant avec Brown, essaie de préciser l’origine de quatre autres étoiles hypervéloces toutes situées en périphérie de notre Voie Lactée.

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Source : Hubblesite

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R136a1, étoile championne toutes catégories de l’Univers connu

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Bien que la théorie prévoit une limite supérieure à la masse d’une étoile d’environ 150 masses solaires, les astronomes avaient déjà repéré l’existence d’étoiles dépassant cette limite. Celles-ci sont très, très rares.

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Une nouvelle étude parue dans les annales mensuelles de la Royal Astronomical Society nous annonce la découverte de plusieurs de ces monstres stellaires dont l’un est le record absolu en matière de taille d’étoiles.

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Les chercheurs, dirigés par Paul Crowther, professeur d’astrophysique à l’université de Sheffield, Royaume Uni, ont, pour mener leur enquête, scruté le ciel en infrarouge par l’intermédiaire du Very Large Telescope de l’European Southern Observatory et consulté les archives enregistrées par le télescope spatial Hubble.

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Leur cible : deux très jeunes amas d’étoiles. L’un, NGC 3603, se trouve à 20 000 années lumière dans la Constellation de la Carène, l’autre, RMC 136a (simplifié en R136), fait partie de la Nébuleuse de la Tarentule, située dans la galaxie voisine du Grand Nuage de Magellan, à 165 000 années lumière de nous.

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Contrairement aux étoiles classiques, les étoiles géantes perdent de leur masse en grandes quantités en vieillissant.

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Concernant NGC 3603 les astronomes ont pu mesurer directement la masse d’un couple d’étoiles orbitant en 3,77 jours seulement l’une autour de l’autre ! Elles ont respectivement 120 et 92 masses solaires, à leur naissance elles devaient avoisiner les 148 et 106 masses solaires.

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Dans R136 quatre étoiles possédaient plus de 150 masses solaires à leur naissance. A elles seules elles représentent près de la moitié des vents solaires et du rayonnement de l’ensemble de l’amas qui regroupe 100 000 membres !

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R136 dans le Grand Nuage de Magellan ; crédit image : ESO, P. Crowther, C. J. Evans

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Plan large : 347 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 354 x 4 000 pixels

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A gauche le Grand Nuage de Magellan, vu par le télescope MPEG de 2,2 mètres de l’ESO, au centre la Nébuleuse de la Tarentule vue par le VLT et à droite l’amas d’étoile R136 vu par le VLT

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Le record absolu qui, selon les astronomes, n’est pas près d’être battu, est détenu par R136a1. A sa naissance R136a1 “pesait” 320 masses solaires. Maintenant, après un million d’années, soit la moitié de son existence, sa masse représente la bagatelle de 265 fois celle de notre étoile ! Ce champion de l’univers poids lourds est, par conséquence, l’étoile la plus lumineuse connue dans l’Univers, près de 10 millions de fois la luminosité de notre Soleil !

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R136a1, crédit image ESO, P Crowther, C J Evans

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Plan large : 1 296 x 1 288 pixels

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R136a1 se situe juste au centre de ce cliché pris dans le proche infrarouge par le VLT.

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Les chercheurs ont aussi profité de leurs observations pour évaluer la répartition de la masse des étoiles dans ce type de jeunes amas d’étoiles. Pour eux il existe bien une limite supérieure, celle de R136a1, même si elle repousse d’un facteur 2 la limite théorique de 150 masses solaires.

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Sur la vue d’artiste ci-dessous sont représentés les grands types d’étoiles : de la naine rouge (80 masses jupitériennes (en deçà il s’agit d’un soleil raté, une naine brune), puis une étoile jaune semblable à notre Soleil, jusqu’à la géante bleue d’une dizaine de masses solaires. Dans le fond, à l’échelle, R136a1 : un dessin évite un long discours !

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Taille des étoiles ; crédit image : ESO, M. Kommesser

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Plan large : 579 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 406 x 2 500 pixels

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L’existence de ces “hyper-étoiles” reste une énigme pour les scientifiques.

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Nous avons lu récemment que des étoiles massives naissent de la même manière que les étoiles classiques (voir note du 15 juillet 2010). La naissance de R136a1, qui a lieu dans un dense amas d’étoile, s’est-elle faite par fusion d’étoiles massives comme il serait logique de le penser ?

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Les étoiles possédant entre 8 et 150 masses solaires explosent à la fin de leur courte vie en supernovae et se transforment soit en étoiles à neutrons soit en trous noirs. Qu’en est-il de la fin de monstres comme R136A1? En 2006 (voir note du 8 mai 2007) a été découvert un nouveau type de supernova, est-ce la trace de la fin de vie d’une de ces “hyper-étoiles” ?

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Source : site ESO

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Mercure : cratère Firdoussi

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

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Plan large : 1 071 x 1 144 pixels

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Dans la série des cratères nouvellement nommés sur Mercure voici le cratère Firdoussi. Il a été appelé ainsi en l’honneur du poète persan Hakim Abou’l-Qâsim al-Tusi Firdoussi (940-1020). Firdoussi est vénéré encore de nos jours par son peuple pour avoir écrit une épopée de 50 000 vers le Shâ-Nâmeh, le livre des rois iraniens, équivalent pour sa popularité à celle de l’Odyssée d’Homère en Occident.

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Le cratère Firdoussi possède un diamètre de 96 kilomètres. Sont notables des chaînes de cratères secondaires rayonnant à partir du site principal d’impact. Qu’ils soient encore visibles, non encore effacés par les impacts ultérieurs sur la surface de Mercure, indique une ancienneté relativement récente pour Firdoussi.

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Le cliché original a été pris lors du troisième survol de Mercure par la sonde Messenger le 29 septembre 2009. La résolution au sol est de l’ordre de 500 mètres par pixel.

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Source : site Messenger

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Note dédiée à Ariaga

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