Du ciel et de la terre

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Dans la livraison de la semaine dernière des clichés enregistrés par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter, publiée par HiROC, j’ai retenu celui-ci :

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Tharsis Tholus mur interne de la caldeira crédit NASA JPL NASA University of Arizona

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Tharsis Tholus, est un des volcans boucliers situé sur le dôme de Tharis. S’il est beaucoup plus petit que les géants comme Olympus Mons, il est plus grand que nos volcans terrestres.

HiRISE, la caméra haute résolution, installée sur la sonde Mars Reconnaissance Orbiter a pris ce cliché le 12 janvier 2007 d’une altitude de 274,4 km par 13,6 ° de latitude Nord et 268,8° de longitude Est. La résolution a été ramenée à 50 cm par pixel.

Nous pouvons observer ici un détail du mur interne de la caldeira du volcan (une caldeira est la bouche du volcan effondrée sur elle-même lorsque la chambre magmatique inférieure s’est vidée de sa lave). Il est recouvert de poussières aux formes curieusement modelées par le vent et la pesanteur. Une petite partie de luge des sables ?

Source HiROC

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En astronomie, nous avons la chance de pouvoir suivre en direct le cheminement de la science se dessinant à partir de la confrontation entre théories et observations.

Le sujet du jour concerne les étoiles à neutrons, restes stellaires de la destruction d’une étoile supermassive lors d’une supernova. Le coeur de l’étoile effondrée sur elle-même, est une boule hyper-compacte d’une dizaine de kilomètre de diamètre. Très petite et très chaude, une cuillerée à café de sa matière, (des neutrons), pése un milliard de tonnes ! Elle est pourvue d’un champs magnétique très puissant et tourne très rapidement sur elle-même. 1700 étoiles à neutrons de ce type ont déjà été répertoriés.

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Etoile à neutrons illustration source ESA

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Mais l’une d’elle, RXJ1856, a suscité l’étonnement de la communauté scientifique. Elle a été découverte en 1996 par le satellite ROSAT, à 500 années lumière de nous, dans la constellation de la Couronne Australe.

Revisitée en 2002 par les satellites spaciaux Chandra et Hubble, elle apparût alors être plus petite qu’à l’accoutumée, très chaude, environ 700 000 ° et surtout ne présenter aucune trace de pulsation, signe de rotation rapide sur elle-même. Devant cette singularité, certains chercheurs ont émis l’hypothèse que RXJ1856 ne serait pas une étoile à neutrons classique. Du fait de sa gravité exceptionnelle, la matière étant tellement écrasée sur elle-même, elle serait composée de quarks, les constituants fondamentaux des atomes. Perle extraordinaire de l’univers !

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Sur ce cliché pris par le VLT de l’ESO, RXJ1856 est signalée par la flèche au centre.

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Deux chercheurs italiens, Andrea Tiengo et Sandro Mereghetti, de l’ Istituto Nazionale di Astrofisica, Milan, Italie, ont eux utilisé les données enregistrées par le satellite rayon X, XMM Newton de l’ESA, en octobre 2006 pendant 19 heures d’observations. Ils ont aussi étudié les archives des observations du même satellite lors des années précédentes entre 2002 et 2006. Conclusion : RXJ1856 émet bien une pulsation toutes les 7 secondes.

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Voici un nouveau concept à engranger dans notre banque de données astronomiques : l’effet de Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack , heureusement simplifié dans son acronyme : YORP. YORP est une théorie qui prévoit que le rayonnement solaire influe au cours du temps le comportement de petits corps tels les astéroïdes. La lumière solaire lorsqu’elle frappe de petits objets célestes, en les chauffant provoque un léger effet de recul quand la chaleur est libérée.

Cet effet est infinitésimal, mais en perdurant pendant des millions d’années, il peut avoir alors des conséquences importantes. Ainsi les astronomes pensent que YORP peut accélérer la rotation des astéroïdes jusqu’à ce qu’ils se cassent, faisant naitre des systèmes multiples, ralentir leur rotation ou modifier, par exemple, l’orbite des astéroïdes situés entre Mars et Jupiter, et précipiter certains d’entre eux vers les planétes intérieures.

Jusqu’à présent, YORP n’avait jamais pu être démontré par l’observation. C’est chose faite maintenant grâce aux travaux de deux équipes d’astronomes qui se sont attachées à l’étude d’un petit astéroïde large de 114 m, (54509) 2000 PH5. Dès sa découverte en 2000, 2000 PH5, a semblé avoir déjà subi l’effet YORP, puisque sa rotation, équivalente à une journée terrestre, se fait en douze minutes.

Il a alors été suivi pendant quatre années par une équipe dirigée par Stephen Lowry et Alan Fitzsimmons (Queens University Belfast, UK), utilisant les enregistements des télescopes de l’ESO : le VLT (8,2m) et le NTT (3,5m) au Chili, celui du Calar Alto (3,5m) en Espagne et d’autres plus petits en Tchécoslovaquie, Canaries, Hawaï, Espagne et Chili.

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Astéroïde 2000 PH5 enregistré au New Technologie Telescope de 3,5 m au Chili le 27 août 2003. Source ESO

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Pendant ce temps, une autre équipe menée par Patrick Taylor et Jean-Luc Margot ( Cornell University, USA), a obtenu des images radar de l’astéroïde grace à l’observatoire Arecibo installé au Porto Rico et de celui de Goldstone en Californie.

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Image radar obtenue à Arecibo de 2000 PH5, le 28 juillet 2004, et montrant une rotation complète de l’astéroïde. Les deux colonnes de droite représentent une vue de synthèse de l’objet en trois dimensions. Source ESO

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Les résultats des deux équipes concordent : 2000 PH5 voit sa vitesse de rotation augmenter au fil du temps. Accroissement qui correspond à celle prédite par l’effet YORP. Apparemment, toutes les autres explications envisagées ont été réfutées par l’analyse des données. Ces données ont été introduites dans des systèmes informatiques pour calculer une simulation de l’avenir de l’astéroïde. Son orbite devrait être stable pendant encore 35 millions d’années. Sa rotation atteindre alors une vitesse jamais encore observée pour un astéroïde. Pour Stephen Lowri, il changera alors de physionomie et pourra se dédoubler donnant naissance à un nouveau système double.

Source ESO

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Connaissez-vous le principe des poupées russes. Une poupée colorée, généralement en bois, s’ouvre comme un coffret pour laisser apparaitre une autre poupée qui elle-même contient une troisième poupée et ainsi de suite, les poupées devenant bien sur de plus en plus petites.

Cette mise en perspective est très bien adaptée à l’observation du ciel. A titre d’exemple voici le travail réalisé par le télescope spatial Hubble pendant plus d’un an totalisant 63 observations.

La première vue est la présentation générale de l’opération. Nous reconnaissons tous à l’oeil nu, la nuit, la constellation de la Grande Ourse (la casserole) à gauche. Le petit encadré en haut au centre est agrandi dans la vue intermédiaire. Sur cette image, l’encadré du bas est lui-même agrandi pour donner l’image de droite.

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Hubble 50 000 galaxies à portée de vue plan large 800 x 640

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Voici maintenant les trois parties de la vue précédente agrandies pour que vous puissiez, à votre tour, plonger dans l’univers et remonter dans le temps.

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La Grande Ourse plan large 1020 x 1280

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Vue intermédiaire

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Vue rapprochée plan large 2400 x 3600

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Si votre ordinateur le permet je vous invite à cliquer sur le plan large de cette dernière image. Plus de 50 000 galaxies se dévoilent sous vos yeux !

Cette tapisserie de galaxies est le résultat d’un projet débuté depuis déjà 5 ans. Dirigé par par Sandra Faber, professeur de physique et d’astronomie, University of California, Santa Cruz, et Marc Davis, professeur d’astronomie, University of California, Berkeley, son nom de code est AEGIS. Son but : étudier une petite partie de l’univers tel qu’il était il y a 8 milliards d’années. Il continue un projet précédent le Sloan Digital Sky Survey qui lui s’est arrêté à une vision de l’univers remontant à 2 milliards d’années en arrière. Pour se faire ont été mobilisés les télescopes spaciaux Hubble pour le visible, GALEX pour l’ultraviolet, Spitzer pour l’infrarouge, Chandra pour les rayons X et sur Terre le VLA dans la gamme des ondes radio, le Keck, le mont Palomar, et le CFHT. Excusez du peu ! Il s’agit bien sur d’analyser cette petite portion du ciel, la bande de Groth, (en l’honneur du physicien de l’université de Princeton Edward Groth), de 1,1° sur 0,15° (une pleine lune représente 0,5° x 0,5°) sous toutes les longueurs d’ondes possibles.

Les premiers résultats arrivent maintenant à maturité. Pas moins de 19 articles sont en attente de publication dans un numéro spécial des Astrophysical Journal Letters. J’imagine que nous aurons l’occasion d’y revenir.

crédit images: NASA/ESA/M. Davis (University of California Berkeley)

Source principale : Hubblesite

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Les astronomes de l’observatoire national astronomique du Japon (NAOJ) et de l’université de Tokyo viennent de faire une découverte déconcertante. Ils étaient en train d’effectuer des réglages avec un filtre spécialisé dans la détection de l’hydrogène ionisé sur l’appareil photo installé au foyer du télescope Subaru à Hawaï. En prospectant du côté de l’amas de galaxies situé dans la constellation de la Chevelure de Bérénice, ils ont découvert un long filament de gaz dans le prolongement d’une galaxie appellée D100, à 6 000 années lumière d’elle et s’étendant sur une distance de 200 000 années lumière, soit approximativement la distance séparant notre Voie Lactée de la galaxie du Grand Nuage de Magellan. D100 est elle-même situé à 300 millions d’années lumière de notre galaxie. L’amas de galaxies de la Chevelure de Bérénice contient des milliers de membres et s ‘éloigne de nous à la vitesse de 7000 km par seconde.

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D100 crédit Subaru Télescope NAOJ

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Sur cette première image, D100 est la galaxie du bas parmi le groupe des trois au centre. Le filament est le trait rouge partant de D100 vers le haut. Le cliché est composite, utilisant divers filtres.

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D100, image traitée, Crédit Subaru Télescope NAOJ

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La deuxième image a été traitée pour mettre en valeur le filament et le spectre de l’hydrogène ionisé. Les trois points noirs au centre sont les trois galaxies de l’image précédente, le filament en blanc est facilement repérable. La couleur noir correspond au spectre de l’absorption de l’hydrogène ionisé, la blanc à celle de l’émission de l’hydrogène ionisé. Autrement dit, les galaxies dont D100, ne sont pas actives, elles ne créent plus beaucoup d’étoiles.

Des jets de matière similaires ont déjà été observés. Mais ils sont la conséquence de l’activité de trous noirs supermassifs situés au coeur des galaxies. Ils « avalent » goulument toute la matière environnante Dans le maelström qui les entoure, une partie de cette matière est éjectée violemment dans l’espace. Or D100 n’émet pas de signal particulier dans la gamme des rayons X ou radio, signature d’un tel type d’objet actif. Alors quelle est peut-être la cause de cet étrange filament ?

Pour Masafumi Yagi, chercheur au NAOJ et auteur principal d’un article à paraître le 20 avril 2007 dans The Astrophysical Journal : si D100 n’est pas particulièrement active, il n’en était peut-être pas de même il y a 250 millions d’années (le temps que la lumière de D100 nous parvienne). La découverte d’une telle structure incite à penser, qu’en poussant les recherches, d’autres peuvent aussi être mises en évidence dans les amas galactiques. La connaissance des amas galactiques, de l’interaction des galaxies entre-elles et avec le gaz ambiant risque de prendre des aspects inattendus.

Source Subaru Telescope

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Ce cliché a été pris par la caméra haute résolution HiRISE installée sur la sonde Mars Reconnaissance Orbiter le 30 janvier 2007. MRO se trouvait à une altitude de 278,7 km par 10,1° latitude nord et 193,2° longitude est. C’est l’été sur l’hémisphère nord; la résolution est de 50 cm par pixel.

Les stries d’écoulements (voir note du 26/01/2007 ), très visibles sur cete image, sont connues être des phénomènes géologiques martiens encore en activité. Il est difficile de trancher sur leur origine : écoulement de poussières et de sable (théorie la plus largement admise), ou de matières gorgées d’eau et de glace. Elles peuvent s’étendre sur des centaines de mètres et ont au maximum 200 m de large.

Les astronomes d’HiROC, le centre de traitement des images de Mars Reconnaissance Orbiter, en comparant les clichés de Mars Reconnaissance Orbiter et ceux de la défunte Mars Global Surveyor viennent d’établir une nouvelle preuve de l’activité continue des écoulements sur Mars.

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Crédit Image : NASA/ JPL/ Malin Space Science Systems et University of Arizona

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Plan large : 1356 x 1594

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Sur la vue ci-dessus sont juxtaposées les images de la même portion de terrain prises à 6 années d’intervalle (2001-2007). A gauche celle enregistrée par la caméra MOC de Mars Global Surveyor, à droite celle de la caméra Hirise par Mars Reconnaissance Orbiter. Trois nouvelles stries d’écoulements sont très visibles. Avec le temps les plus anciennes s’estompent.

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Source HiROC

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Crédit ESA/NASA et Jean Paul Kneib (laboratoire astrophysique de Marseille)

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Plan large 3507 x 2480

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Cette image a été prise par le télescope spatial Hubble les 9 et 10 octobre 2001 sur une durée totale de 5,5 heures d’observation. Elle a été corrigée par des mesures prises par des télescopes terrestres comme celui du VLT de l’ESA au Chili, ou ceux du Keck . Les chiffres qui vont suivre sont assez impressionnants !

Nous pouvons admirer sur ce cliché, pris au travers de filtres correspondant à la lumière visible, un amas de galaxies situé à 3,2 milliards d’années lumière de nous dans la constellation du Sculpteur. Abell 2667 s’étend ici sur une distance d’environ 2,4 millions d’années lumière.

Les galaxies prennent souvent des formes particulières. Pour simplifier, elles sont divisées en 3 classes principales : les spirales, comme notre Voie Lactée, les elliptiques, pauvres en gaz et âgées, et enfin les irrégulières. Il a souvent été noté que les galaxies spirales vivent plutôt isolées dans l’espace, tandis qu’au coeur des amas galactiques se retrouvent beaucoup de galaxies élliptiques. Ces dernières étaient cinq fois moins nombreuses lorsque l’univers avait la moitié de son âge actuel.

Sur ce cliché, une galaxie attire particulièrement l’attention. En haut à gauche est visible une galaxie baptisée du fait de sa forme : galaxie-comète. Subissant l’énorme gravité de l’amas galactique, et la pression des gaz chauds qui le baigne (le plasma ambiant atteint entre 10 et 100 millions de degrés), la galaxie est accélérée à la vitesse de 3,5 millions de km/h. Elle laisse derrière elle, comme dans le sillage d’une comète, une partie de sa masse de gaz, qui en se refroidissant permet l’éclosion de nouvelles étoiles. Ce sont les globules bleu-vif que l’on peut discerner sur l’image.

Le processus de transformation de cette galaxie de spirale en elliptique a débuté, estiment les scientifiques, il y a deux cent millions d’années et se poursuivra sur une durée totale d’un milliard d’années.

Nous avons donc ici l’illustration du processus de création des galaxies elliptiques et l’explication aussi d’une autre observation : l’existence de nombreuses étoiles éparses dans le milieu interstellaires.

L’arc au centre droit du cliché est un effet de lentille gravitationnelle. Il s’agit de l’image agrandie et déformée d’une galaxie se situant en arrière plan de l’amas galactique.

L’article signé par L. Cortese (Cardiff University), D. Marcillac (Steward Observatory), J. Richard (Caltech), H. Bravo-Alfaro (Universidad de Guanajuato), J.P. Kneib (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille), G. Rieke (Steward Observatory), G. Covone (Osservatorio di Capodimonte), E. Egami (Steward Observatory), J. Rigby (Observatories of the Carnegie Institution of Washington), O. Czoske (Bonn University) and J.I. Davies (Cardiff University) a été publié dans les annales mensuelles de la Royal Astronomical Society.

Source : the european homepage for the NASA/ESA Hubble Space Telescope

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« Ce sont les vues de Saturne que nous attendions depuis des années », commente Carolyn Porco, responsable du Cassini Imaging Team, à l’Institut de la Science de l’Espace, Boulder, Colorado. Courant janvier, la sonde Cassini a survolé de très haut le système saturnien, apportant des vues extraodinaires, « à donner le vertige » ajoute Carolyn Porco.

Alors pour le plaisir, voici deux des clichés enregistrés par la sonde Cassini. La version plan large, prends un peu plus de temps pour les télécharger mais ils valent le coup d’oeil !

Le premier cliché a été pris le 19 janvier 2007 d’une distance de 1,23 millions de km avec une résolution de 70 km/pixel. C’est une composition de 36 clichés pris dans les filtres vert, bleu, rouge, qui correspondent à la vision humaine. La durée totale d’exposition est de 2,5 heures. Le côté ensoleillé de Saturne est délibérément surexposé pour mettre en valeur la magnifique couleur dorée des anneaux. Pour la première fois depuis l’arrivée en 2004 de Cassini en orbite de Saturne, l’ombre de la planète s’étend complètement sur les anneaux.

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crédit: NASA/JPL/Space Science Institute plan large (2044 x 1454)

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Le deuxième cliché a été pris, lui, le 21 janvier 2007 pour une exposition totale de 45 minutes. Il est le résultat de la composition de 19 prises de vue au travers des mêmes filtres pour une résolution de 90 km par pixel. Cassini se trouvait à 1,6 millions de km de Saturne. Surexposée, la planète a été effacée de l’image pour montrer seulement les anneaux.

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crédit: NASA/JPL/Space Science Institute plan large (1589 x 1402)

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Sources :

Cassini Huygens site NASA

CICLOPS

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Voici un cliché pris par LORRI, la caméra de New Horizon, le 28 février 2007, cinq heures après qu’elle ait survolé au plus près Jupiter. Elle se trouvait alors à 2,5 millions de kilomètres de Io. La résolution est de 12 km par pixel.

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Io, d’un diamètre de 3640 km, orbite à une distance de 421 600 km de Jupiter, en 1,77 jours terrestres. Très proche de la géante, elle traverse son champs magnétique. Soumise aux forces de marée de Jupiter, elle est extrêmement active : plus de 200 volcans quasi permanents ont été dénombrés sur sa surface. Sur le cliché de New Horizon, des panaches volcaniques sont visibles, dont plus particulièrement celui situé au pôle nord d’Io.

Ce dernier prend sa source au niveau du volcan Tvashtar et s’élève jusqu’à 290 km de hauteur. Sur la ligne de terminaison entre le jour et la nuit, plusieurs montagnes, d’une altitute équivalente à celle de l’Everest, sont identifiables. Pour compléter la note d’hier, c’est l’émission des particules provenant des volcans d’Io qui provoque les aurores aperçues au niveau des pôles jupitériens.

Source principale : New Horizon site NASA

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Pendant que la sonde New Horizon se préparait à froler Jupiter, (voir note du 28/02/2007 ), d’autres yeux électroniques se tournaient aussi vers la géante gazeuse. Entre autres, ceux de Hubble et de Chandra. Leur but : préparer le survol de New Horizon et les angles de vue intéressants à prendre pour la sonde et aussi participer à un programme d’études du champs magnétique jupitérien..

Le cliché suivant est une image formée du dernier cliché de Hubble pris en noir et blanc et des observations enregistrées par le télescope spatial Chandra, dans la gamme des rayons X, pendant 15 heures les 8, 10 et 24 février 2007 en pourpre.

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Les lumières pourpres que l’on peut observer sur les pôles de Jupiter sont en réalité d’immenses aurores, mille fois plus puissantes que sur Terre ! Elles sont dues à l’interaction des particules (des ions de souffre et d’oxygène), situées dans le champs externe magnétique jupitérien, et de celles apportées par le vent solaire.

C’est ce processus que veulent mieux comprendre les scientifiques. Chandra continuera dans les semaines à venir à observer Jupiter, ainsi que d’autres téléscopes terriens et spatiaux comme Hubble et Fuse. La sonde New Horizon est aussi de la partie puisqu’en s ‘éloignant de Jupiter, elle emprunte un chemin la faisant traverser sa queue magnétique, voie qui n’a encore jamais été suivie par d’autres sondes spatiales. Les données recueillies par l’ensemble des instruments seront traitées dans les semaines et les mois à venir.

Source : Chandra X-Ray Observatory .

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