Du ciel et de la terre

NGC 520

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Ce soir, plongeons notre regard dans la Constellation des Poissons par l’intermédiaire du spectrographe installé au foyer du télescope de 3,6 mètres de l’ESO, construit sur le site de La Silla au Chili.

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NGC 520 ; 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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A environ cent millions d’années lumière, nous surprenons ces deux grandes galaxies spirales en pleine fusion. Arp 157 ou NGC 520, tel est son nom, s’étend sur plus de cent mille années lumières. Leur danse nuptiale a débuté voici trois cent millions d’années, leur disques spiraux sont déjà réunis mais leurs noyaux sont encore distincts.

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NGC 520 est l’un des plus brillants objets du ciel dans sa catégorie, un disque de poussières y est très visible ainsi qu’une queue d’étoiles, phénomène caractéristique des interactions galactiques.

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Source : ESO

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L’atmosphère étonnante de Rhéa

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Rhéa, 17/10/2010 ; crédit image : NASA, JPL, Space Science Institute

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Plan large : 1 018 x 1 018 pixels

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Ce cliché de Rhéa, la deuxième plus importante lune de Saturne (1 528 kilomètres de diamètre) après Titan, a été pris dans le visible par la sonde Cassini, lors de son survol du 17 octobre 2010. Cassini se trouvait alors à 44 000 kilomètres de Rhéa. La résolution est de 259 mètres par pixel ; l’image est centrée par 17° latitude Sud et 235° longitude Est.

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Les deux grands cratères sur la droite de l’image, sont ponctués de cratères plus récents et plus petits.

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Cassini a déjà démontré l’existence d’un anneau très fin autour de Rhéa. Une nouvelle étude dirigée par Ben Teolis (membre de l’équipe Cassini, Southwest Research Institute, San Antonio), vient d’annoncer à partir des données enregistrées par le spectromètre de Cassini, que la lune glacée est entourée d’une atmosphère très tenue. Celle-ci est composée d’oxygène et de gaz carbonique, ce qui est une première dans le système solaire (Terre non comprise).

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Rhéa est composée en grande partie de glace d’eau ; l’interaction de la magnétosphère saturnienne avec les molécules d’eau peut aisément expliquer la présence d’oxygène. Celle du gaz carbonique est plus mystérieuse, peut-être issue de la décomposition de particules organiques sous l’action de l’oxygène. Il s’agit là des pré-requis pour l’installation d’une forme de vie.

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Ne rêvons pas : Rhéa, au vu de ses conditions physiques (trop froide, pas d’eau sous forme liquide) n’est pas propice à l’existence d’une forme de vie ; mais la vie est envisageable sur d’autres lunes du système solaire où sont supposés exister des océans sous leurs croûtes glacées.

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Source : site Cassini Solstice Mission

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Vastes plaines sur Mercure

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Plaines sur Mercure ; crédit image : NASA, JHUAPL, Carnegie

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Plan large : 1 024 x 668 pixels

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Plan très large : 4 600 x 3 000 pixels (5,73 MO)

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Pour terminer cette semaine, voici une mosaïque d’images réalisée à partir des clichés pris par la sonde Messenger lors de son survol de Mercure du 29 septembre 2009. Le bord inférieur de l’image correspond à une distance couverte de 1 450 kilomètres.

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Les cratères Picasso, Firdoussi et Steichen ont déjà été évoqués dans les notes du 25 mai 2010, 20 juillet 2010 et 7 août 2010. Sur cette image, l’intérêt des observations est plutôt axé, surtout en son centre, sur l’existence de très grandes plaines à l’aspect lisse. Des épanchements d’origine volcanique ont comblé les cuvettes des grands cratères d’impact ne laissant subsister que leurs escarpements circulaires. S’il est difficile de les dater, ils sont relativement récents, car ces plaines comportent statistiquement moins de cratères d’impacts par rapport à d’autres endroits de Mercure.

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A noter aussi les “crêtes de ride” et les lignes de faille trahissant une activité tectonique importante dans cette région.

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Le travail d’observation de Messenger à partir de 2011 lors de sa mise en orbite définitive sera très important pour tenter de dénouer les fils du passé de la planète la plus proche du Soleil.

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Source : site Messenger

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Note dédiée à Ariaga

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Six d’un coup pour Cassini

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Voici de nouveau ce petit jeu où notre sens de l’observation est mis à contribution en tentant de retrouver les lunes de Saturne sur ce cliché pris par la sonde Cassini, en lumière visible, le 06 octobre 2010.

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Six d’un coup pour Cassini ; crédit image : NASA, JPL, Space Science Institute

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Plan large : 836 x 1 016 pixels

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Les trois lunes les plus visibles ici sont faciles à repérer. Voici de bas en haut : Encelade (504 kilomètres de diamètre), Janus, presque au centre de l’image, (179 kilomètres de diamètre) et en haut Épiméthée (113 kilomètres de diamètre).

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Saurez-vous discerner les trois plus petites lunes restantes visibles ici ?

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Atlas (30 kilomètres de diamètre) apparait comme un point minuscule entre les anneaux principaux et le fin anneau F sur la droite de l’image.

Daphnis (8 kilomètres de diamètre est un tout petit point dans la très fine division Keeler de l’anneau A sur la gauche de l’image tant que Pan orbite dans la division Encke toujours dans l’anneau A aussi sur la gauche de l’image. Pour vous repérer Daphnis y est plus à gauche que Pan.

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Donc six lunes d’un coup pour Cassini.

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Concernant les trois plus grosses peut-être avez-vous l’intuition d’une anomalie en comparant rapidement leurs diamètres annoncés et leurs tailles apparentes sur le cliché. Et vous avez raison car il faut se méfier des illusions d’optiques. Celle qui semble la plus proche, Encelade, est en fait la plus éloignée (3,1 millions de kilomètres de Cassini), tandis que Janus est vue d’une distance de 3 millions de kilomètres de Cassini ; Épiméthée se situe elle à 2,8 millions de kilomètres de Cassini. Les anneaux sont compris entre Épiméthée et Janus. Pour que vous puissiez mieux vous imaginer la prise de vue, Cassini regarde 2° en dessous du plan non illuminé des anneaux. La résolution est environ de 19 kilomètres par pixel sur Encelade, 18 kilomètres par pixel sur Janus, et 17 kilomètres par pixel sur Épiméthée. Pour les rendre plus visibles, la luminosité des 5 lunes a été augmentée d’un facteur 3,4 par rapport à celle d’Encelade.

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Source : site CICLOPS

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Un couple atypique d’étoiles, les amours d’une naine brune et d’une naine blanche

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Les couples d’étoiles sont très courants, ou plutôt dansant l’une autour de l’autre, dans notre galaxie. Mais certains d’entre eux sont particulièrement inhabituels. Voici qu’une étude à paraitre dans les Annales mensuelles de la Royal Astronomical Society nous apprends la découverte d’un spécimen unique en son genre, qui s’avère, selon les auteurs dirigés par le Dr Avril Day-Jones (Universidad de Chile), être une véritable “Pierre de Rosette” pour la science.

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Nous nous rendons dans la Constellation de la Vierge à environ 160 années lumière de nous. Les chercheurs y ont décelé, en utilisant le télescope infrarouge UKIRT (United Kingdon Infrared Telescope) et le Gemini à Hawaï, la présence d’une naine brune de type T (très froide et riche en méthane). Celle-ci possède environ 70 masses joviennes (de Jupiter). Les naines brunes sont des étoiles trop petites pour pouvoir allumer en leur cœur les réactions thermonucléaires qui embrasent les étoiles ; leur masse et leur chaleur interne les empêchent d’être considérées comme de simples planètes. Le méthane est une molécule fragile qui ne peut subsister à des températures dépassant les 1 000° C.

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Aux environs de la naine brune, les astronomes ont repéré l’existence d’un “objet bleu” catalogué comme LSPM 1459 0857. Ils l’ont étudié à l’aide du Very Large Telescope de l’ESO construit à La Silla au Chili. L’objet bleu s’est alors révélé être une naine blanche, le cœur encore à vif d’une étoile semblable à notre Soleil ayant terminé sa vie. La naine brune et la naine blanche sont liées gravitationnellement mais la distance qui les sépare est énorme, pratiquement un quart d’année lumière !

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Binaire naine blanche - naine brune, vue d’artiste ; crédit image : Andrew McDonagh

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Plan large : 724 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 480 x 3 508 pixels

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La naine blanche est à son stade ultime de refroidissement ; la nébuleuse de matières éjectées lors de son agonie s’est déjà dispersée. Le système est âgé de cinq milliards d’années. Avant que l’étoile n’éjecte sa matière dans l’espace, sa force gravitationnelle était bien plus importante. La naine brune devait orbiter de façon bien plus proche de son étoile, elle s’en est éloignée progressivement au fur et à mesure du vieillissement de l’étoile.

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Ce nouveau couple est considéré comme une “Pierre de Rosette” car son étude permet des calculs très précis de la composition et de l’évolution de la naine brune, objets stellaires, par définition, difficiles à observer dans l’espace. “Qu’un tel système ait perduré au cours des milliards d’années, remarque le Dr David Pinfield (University of Hertfordshire), signifie que nous pourrons en trouver d’autres dans l’avenir”.

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Source : Joint Astronomy Centre

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Où Jupiter retrouve sa ceinture

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La note du 19 mai 2010 annonçait la disparition d’une des ceintures à l’aspect brun sombre sur l’hémisphère sud de Jupiter. Comme prévu, la voici en train de réapparaître.

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Ceinture sud de Jupiter en infrarouge ; crédit image : NASA, JPL, UCB, Gemini Observatory, AURA

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Plan large : 768 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 260 x 1 680 pixels

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Voici un cliché pris dans trois longueurs d’ondes infrarouge par le télescope Gemini Nord à Hawaï, le 18 novembre 2010. La vue générale correspond à la lumière solaire réfléchie par la couche principale de l’atmosphère jovienne, et équivaut à ce que nous pouvons voir en lumière visible. En rouge dans le quart inférieure gauche, les foyers les plus chauds correspondent à la limite inférieure de la couche atmosphérique de Jupiter.

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Ceinture sud de Jupiter en infrarouge, détail ; crédit image : NASA, JPL, UCB, Gemini Observatory, AURA

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Dans l’encadré est visible une tache exceptionnellement brillante. Elle démontre la remontée de matériaux sombres dans les couches supérieures de l’atmosphère de Jupiter. D’autres foyers identiques sont appelés à émerger, redonnant à Jupiter sa ceinture foncée disparue.

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Source : site GEMINI

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Aurore australe

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Aurore australe ; crédit image : NASA

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Plan large : 681 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 823 x 4 246 pixels

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Lorsque j’ai découvert cette image prise du bord de la Station Spatiale Internationale, lors de la mission 23, j’ai décidé de la mettre de côté pour la publier spécialement aujourd’hui.

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Je voulais ainsi honorer le 19ème anniversaire de ma fille aînée Aurore qui poursuit ses études littéraires non loin d’un célèbre centre spatial, dans une ville rose… Aurore ne dispose pas de l’internet là où elle se trouve mais je lui ferai la surprise lors de son retour ici à Noël.

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La navette spatiale se trouvait lors de la prise de vue au sud de l’Océan Indien à 350 kilomètres d’altitude. Nous voyons ainsi se dérouler les magnifiques draperies d’une aurore australe. La couleur verte dominante correspond à la présence d’atomes d’oxygène ionisés par les vents solaires issus de l’éruption du 24 mai 2010.

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Source NASA

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Pour une fois, voici un copier-coller d’un article paru sur le site de l’Observatoire de Paris. Il est en français, très clair, et se suffit à lui-même. Pour voir la vidéo, voici la page originale : http://www.grandpublic.obspm.fr/Il-y-a-six-milliards-d-annees

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Communiqué de presse

Il y a six milliards d’années
Crash majeur dans le Groupe local de galaxies

Lundi 22 novembre 2010

Mis à jour le 23 novembre 2010

Notre environnement cosmique proche – le Groupe local de galaxies – a-t-il vécu un épisode de collision particulièrement violente il y a 6 milliards d’années ? C’est ce qu’indiquent les simulations numériques effectuées par six chercheurs de l’Observatoire de Paris, du CNRS, et des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie des sciences de Chine NAOC. Cette fusion de deux galaxies serait à l’origine de la formation de la spirale géante d’Andromède et des deux Nuages de Magellan, qui s’approchent de notre Voie lactée. Les résultats seront publiés les 20 novembre et 10 décembre 2010 dans deux articles d’Astrophysical Journal.

Simulation de la formation de la galaxie d’Andromède. Deux galaxies fusionnent. L’une est trois fois plus massive que l’autre.

(GEPI, Observatoire de Paris / NAOC)

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Le Groupe local, composé d’une quarantaine de galaxies qui nous entourent, est dominé par deux grandes spirales : Andromède (Messier 31) et notre propre Galaxie, la Voie lactée. Si l’origine de cette dernière reste encore mystérieuse, la plupart des astronomes s’accordent à penser qu’Andromède, elle, s’est formée par collision de deux galaxies de plus petites masses. Mais quand et comment s’est produit cet événement majeur ? Quelles en sont les conséquences ? L’équipe menée par l’astronome François Hammer de l’Observatoire de Paris et qui inclut des chercheurs des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie des sciences de Chine NAOC a modélisé, pour la première fois, l’évolution et la structure de la galaxie d’Andromède. Les chercheurs ont ainsi pu reproduire l’ensemble des propriétés exceptionnelles de l’astre : un grand disque mince dans lequel s’inscrit un anneau géant de gaz, un bulbe central massif, un gigantesque disque épais, un courant géant d’étoiles vieilles et de nombreux autres courants d’étoiles dans son halo périphérique. Ils en déduisent qu’Andromède serait le résultat d’une fusion entre une galaxie un peu plus massive que la Voie lactée et une autre environ trois fois plus modeste. Les âges apparents des étoiles dans les différentes composantes datent précisément l’événement : les deux galaxies se sont rencontrées pour la première fois il y a moins de 9 milliards d’années, pour finalement s’unir il y a 5,5 milliards d’années.

Naissance d’Andromède
Une telle collision serait la plus importante survenue dans l’histoire du Groupe local. D’autant que la galaxie d’Andromède et ses satellites contiennent la majeure partie de la matière baryonique ordinaire, étoiles et gaz visibles, de ce groupe. La collision a dû être très violente, pour générer la rotation (moment angulaire) nécessaire à la formation du disque de la galaxie produite, après le choc. Les simulations prédisent qu’une masse d’environ un tiers de celle de la Voie lactée, sous forme de gaz et d’étoiles, a été expulsée durant l’interaction formant ce que l’on appelle les « queues de marée » générées par la force de gravité. Une grande partie de cette matière s’est, ensuite, dispersée au sein d’un super plan orienté le long du disque de la galaxie d’Andromède. Ce dernier est vu de profil, pratiquement de côté, avec une inclinaison de 77° par rapport au fond du ciel. Le super plan englobe ainsi notre Galaxie.

Nuages de Magellan
Dans un second volet de l’étude, les astronomes se sont ainsi interrogés sur une des conséquences possibles de la perturbation pour notre Galaxie et son environnement. L’origine des Nuages de Magellan, au voisinage de la Voie lactée, restait jusque-là assez mystérieuse. Une solution attrayante apparaît : les Nuages sont nés dans une des queues de marée créées lors de la collision à l’origine de la galaxie d’Andromède. Ils ont été éjectés en direction de notre Galaxie. Au vu de leurs vitesses particulières, ils « tombent » actuellement vers nous à une allure considérable : un million de kilomètres/heure (350 km/s) ! Une autre propriété intriguante de ces Nuages semble s’expliquer : ils sont riches en gaz, comme les queues de marée, et de forme irrégulière. Les astronomes de l’Observatoire de Paris et NAOC ont utilisé les vitesses mesurées de ces objets pour en déduire leur position il y a plusieurs milliards d’années, et remonter le fil du temps.

S’ils se confirment, les résultats sur les mœurs jadis tourmentées des galaxies du Groupe local pourraient avoir des conséquences importantes en cosmologie. D’une part, ils supportent l’hypothèse que les galaxies spirales se sont formées par fusions successives. D’autre part, ils confortent la prédiction qu’une partie non négligeable des galaxies naines se sont formées à partir des queues de marée.

Simulations
Les simulations astrophysiques ont été réalisées sur les ordinateurs du centre de calcul haute performance de la NAOC en Chine et de son homologue de l’Observatoire de Paris. Dans le cas de la formation de la galaxie d’Andromède par collision, entre 300 000 et 8 millions de particules ont été utilisées pour reproduire la dynamique du système constitué par les étoiles, le gaz et la matière noire. Certains calculs conduits à l’Observatoire de Paris sur des machines à 8 processeurs ont duré 1 à 20 jours et généré 7 à 23 gigaoctets de données. Au total, près d’une centaine de modèles ont été testés.

Collaboration
Les travaux ont impliqué : le Laboratoire Galaxies, étoiles, physique et instrumentation GEPI (Observatoire de Paris / CNRS / Université Paris Diderot), et les Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie des sciences de Chine NAOC (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences) avec le soutien du Laboratoire international associé « Origines » (CNRS, Observatoire de Paris, Université Pierre et Marie Curie, Université Paris Diderot, NAOC), créé le 22 octobre 2008 à Pékin.

Équipe
Les chercheurs sont : François Hammer GEPI (Observatoire de Paris, INSU-CNRS, Université Paris Diderot) ; Yanbin Yang NAOC ; Jianling Wang, Mathieu Puech, Hector Flores et Sylvain Fouquet GEPI (Observatoire de Paris, INSU-CNRS, Université Paris-Diderot).

Références
Does M31 results from an ancient major merger ?, F. Hammer, Y. B. Yang, J.L. Wang, M. Puech, H. Flores & S. Fouquet, à paraître le 10 décembre 2010 dans Astrophysical Journal
Could the Magellanic Clouds be tidal dwarves expelled from a past-merger event occurring in Andromeda ?, Y. B. Yang & F. Hammer à paraître le 10 décembre 2010 dans Astrophysical Journal Letters.

Images
Les vues individuelles tirées des simulations scientifiques sont présentées ici.

Images haute résolution : image1, image2, image3, image4, image5, image6, image7, image8
(GEPI, Observatoire de Paris / NAOC)

Contact chercheur
François Hammer
Astronome
GEPI
+33 (0) 1 45 07 74 08

Contacts presse
Alexia Sagot
Chargée de communication
+33 (0) 1 40 51 23 97

Flambée d’étoiles pour II Zw 096

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Dans le visible la lumière de II Zw 096, deux galaxies en interaction situées quand même à 500 millions d’années lumière de nous dans la constellation du Dauphin, est bien faible. D’autant que ces galaxies sont entourées d’importants nuages de poussières. Comme évoqué dans l’article d’hier, il est possible de faire abstraction des poussières en regardant sa cible dans les rayonnements infrarouge. C’est ce qu’on fait une équipe de chercheurs dirigé par Hanae Inami et Lee Armus, en utilisant le télescope spatial infrarouge de la NASA : Spitzer.

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Le traitement des données a démontrer la présence d’un feu d’artifice stellaire émanent de II Zw 096. Jugez-en par vous-même :

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II Zw 096 crédit image NASA, JPL-Caltech, H. Inami et autres

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Plan large : 1 024 x 1 024 pixels

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Plan très large : 1 800 x 1 800 pixels

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Sur cette vue ont été combinées les données recueillies par Hubble, en ultraviolet et proche infrarouge, à celles de Spitzer. L’une des deux galaxies conserve encore sa forme de spirale tandis que l’autre est déjà bien déformée. Au centre remarquez le halo rouge-orangé, il correspond à une région où actuellement a lieu une flambée d’étoiles. Cette zone ne s’étend que sur 700 années lumière mais elle émet 80 % des rayonnements infrarouges des deux galaxies qui s’étendent, elles, sur 50 à 60 000 années lumière.

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La création d’étoiles y est dix fois plus active que celle, par exemple, d’une de nos galaxies appartenant à l’univers local, la célèbre galaxie des antennes (voir note du 5 août 2010). La flambée d’étoile atteint selon les estimations des scientifiques le rythme de 100 masses solaires par an.

Le phénomène devrait continuer encore pendant une centaine de millions d’années. Imaginez le nombre d’étoiles nées durant cette période !

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Lors d’une fusion de galaxies l’espace entre les étoiles est tellement grand qu’il est rare qu’elles entrent en collision les unes avec les autres. Par contre se créent de très importantes modifications gravitationnelles, comme des vagues océaniques, qui incitent les nuages de gaz et de poussières à s’effondrer sur eux-mêmes créant le noyau des nouvelles générations d’étoiles.

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Pour les chercheurs l’emplacement d’une flambée d’étoiles aussi importante située assez loin du centre des deux galaxies est surprenant. “Cela suggère que les fusions des lointaines et premières galaxies, bien plus fréquentes dans le passé que maintenant, étaient peut-être bien plus compliquées qu’on ne le pense actuellement”, commente Inami.

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Toujours est-il que l’on peut rêver aux formes que prendront notre galaxie et celle d’Andromède lorsque ces deux géantes de l’Univers locales entameront leur danse de fusion dans un lointain futur…

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Source : site NASA, JPL, Spitzer

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Centre galactique

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Bien que située à 27 000 années lumière seulement de nous, dans la constellation du Sagittaire, observer la partie centrale de notre Voie Lactée dans le visible est une gageure car elle est obstruée à notre regard par d’épais nuages de poussières ; situés vers la périphérie nous regardons la galaxie par sa tranche.

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Heureusement, il est possible de faire abstraction des poussières interstellaires en regardant le centre galactique dans les rayonnements infrarouges.

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Voici une très belle image réalisée grâce à l’instrument ISAAC, un spectromètre proche et moyen infrarouge installé sur le Very Large Telescope de l’ESO, à La Silla au Chili. Les couleurs sont conventionnelles.

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Centre galactique ; crédit image : ESO, R. Schoedel

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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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Les chercheurs ont besoin d’images haute-résolutions du centre galactique pour étudier l’environnement du trou noir central et son activité. Sa présence a ainsi été démontrée en observant les orbites individuelles de ses étoiles proches au fil des années. Ces orbites sont bien perturbées par la présence du trou noir dont on a pu calculer, par déduction, sa masse et son emplacement. Il est même déjà arrivé que les chercheurs observent en infrarouge le signal émis par des nuages de gaz chauds engloutis par le trou noir.

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Source : site ESO

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