Du ciel et de la terre

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La semaine prochaine nous passons à l’heure d’hiver ! Dans la nuit du 27 au 28 octobre, à 3h du matin il sera deux heures ! L’occasion de dormir une heure de plus ou de regarder plus longtemps les beautés de l’Univers.

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A ce sujet, voici le cliché choisi pour orner le mois d’octobre 2007 du calendrier proposé chaque année par le Canada France Hawaï Telescope.

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L’image se suffisant d’elle-même, pas de commentaires superflus, sinon pour préciser que nous contemplons des étoiles et des nébuleuses de notre Voie Lactée.

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Plan large : 740 x 880 pixels

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Crédit image : Jean-Charles Cuillandre (CFHT) et Giovanni Anselmi (Coelum)

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Doux rêves étoilés !

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Sources :

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IMCCE

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CFHT

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Un nouveau record vient d’être enregistré dans la chasse aux exoplanètes. La nouvelle planète se trouve à 250 années lumière de nous dans la constellation de Cassiopée et gravite autour de l’étoile HD 17156.

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La campagne d’étude a été menée conjointement par des astronomes professionnels et amateurs.

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Détectée un peu plus tôt cette année par Debra Fischer (San Francisco State University), elle a fait l’objet d’une campagne d’observation mondiale coordonnée par Gregory Laughin (Université de Californie, Santa Cruz). La méthode d’observation est celle dite du transit, autrement-dit l’étude de la modification de la luminosité de l’étoile lorsqu’une planète passe devant elle.

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Dans la nuit du 9 au 10 septembre, des astronomes amateurs italiens Daniele Gasparri et Claudio Lopresti, utilisant un modeste matériel commercial, ont commencé l’observation du transit avant d’être interrompus par le passage de nuages sur le ciel italien. Heureusement, Jose Manuel Almenara Villa (Astrophysical Institute of the Canary Islands, Espagne) a pu suivre l’intégrité du transit qui dura 186 minutes de son télescope de 30 cm.

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Le transit suivant, dans la nuit du 30 septembre au premier octobre, a été suivi personnellement par David Charbonneau du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (son nom est souvent cité sur ce blog), et, de même, par des astronomes professionnels américains, ainsi que Don Davies, célèbre amateur californien.

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Les résultats concordent : l’exoplanète tourne autour de son étoile en 21,2 jours ce qui pulvérise le record précédent de 5,66 jours. Son orbite est extrêmement allongée allant jusqu’à se rapprocher de 7 rayons stellaires de son étoile, soit 0,05 unité astronomique (distance moyenne Soleil-Terre). Pendant son orbite la variation du rayonnement lumineux qu’elle reçoit est de 26 unités. Ce qui signifie que la face diurne peut passer pendant une orbite de 430° à 1 330 ° C ! Il est facile d’imaginer sous de telles conditions la violence des vents qui doivent animer l’atmosphère de la géante gazeuse.

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Les calculs confirment aussi la masse de la planète à 3,1 Jupiter pour un volume de 1,15 Jupiter. Avec une densité de 2,6 grammes par centimètre cube, c’est le premier « Jupiter chaud » a posséder une densité équivalente aux géantes gazeuses classiques. Les autres exoplanètes ont, elles, des densités extraordinairement plus faibles qu’elles ne le devraient.

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Le programme d’observation est loin d’être terminé. Le télescope spatial infrarouge Spitzer va être mis à contribution. S’il ne peut discerner directement la planète, il est suffisamment sensible pour mesurer très précisément les variations de chaleurs pendant le transit. Il va pouvoir calculer la distance de la planète à l’étoile et estimer l’atmosphère des faces nocturnes et diurnes ce qui permettra de se faire une meilleure idée de la climatologie des « Jupiter chauds » en général.

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Sur Terre les prochains transits seront minutieusement étudiés pour affiner l’orbite de la planète et découvrir si dans les minuscules oscillations enregistrées une répétition pouvait révéler des perturbations liées à la présence d’autres exoplanètes.

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Le prochain transit sera visible dans la nuit du 21 au 22 octobre depuis la côte ouest des Etats Unis et d’Hawaï. Avis aux amateurs

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Cette illustration de l’exoplanète a été réalisée directement par Gregory Laughlin. Il a essayé d’être aussi rigoureusement scientifique que possible pour une extrapolation. Le côté nuit de la planète est si chaud qu’il apparaît rouge ou orange, quand à sa face jour, elle est noyée sous la brillance de son étoile.

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Source : Sky and Telescope, Robert Naeye (NASA, Godard Space Flight Center)

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« Cosmic Vision » est le nom du programme à long terme des objectifs scientifiques spatiaux de l’Agence Spatiale Européenne (ESA). Une vision cosmique, presque une philosophie, mais basée sur les faits concrets tenant compte de la réalité scientifique actuelle, des contingences financières et techniques, et de l’évolution probable des besoins scientifiques dans les décennies à venir.

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Pour l’horizon 2015-2025, Cosmic Vision a choisi comme grands thèmes d’orientation de la politique scientifique spatiale : les conditions de vie et de formation des planètes, la naissance et la formation du système solaire, les lois fondamentales du Cosmos, l’origine, la structure et l’évolution de l’Univers.

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Les 17 et 18 octobre 2007, la commission scientifique de l’ESA s’est réunie à Paris pour choisir, parmi les cinquante projets présentés l’été dernier, quels programmes allaient être autorisés a recevoir les fonds nécessaires à des études complémentaires.

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Le choix fut difficile paraît-il, huit candidats ont été retenus :

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En ce qui concerne le système solaire :

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Laplace : Jupiter et ses satellites forment un mini système solaire à eux-seul. Des plateformes seraient envoyées pour étudier simultanément les satellites et leur interaction avec la magnétosphère jupitérienne. Europe serait particulièrement observée, cette lune étant censée abriter sous sa croûte glacée un océan d’eau liquide. S’il se réalise, Laplace serait élaboré avec la coopération de la NASA.

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Tandem : dans la continuation de la mission Cassini-Huygens (Huygens s’est posé sur Titan), un nouvel orbiter partirait vers le monde saturnien, et s’intéresserait plus particulièrement à Titan et à Encelade. Un ballon et trois plateformes se poseraient sur Titan. Comme pour Cassini-Huygens, cette mission serait établie avec la collaboration de la NASA.

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Cross-scale est un programme proposant d’envoyer une douzaine de sondes étudier les gaz de plasma proches de notre Terre, les phénomènes de chocs magnétiques et de reconnections que l’actuel programme Cluster a découvert dans notre magnétosphère. Cette mission serait mise en oeuvre avec la coopération de l’Agence spatiale japonaise.

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Marco Polo entreprendrait, quand à lui, un voyage vers un astéroïde avec prise d’échantillons ramenés sur Terre. Il s’agit d’étudier les origines et l’évolution du système solaire. Un tel projet se ferait avec l’aide de la JAXA (agence spatiale japonaise) qui possède déjà une grande expérience en ce domaine avec la sonde Hayabusa (actuellement sur son chemin de retour vers la Terre).

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En ce qui concerne l’astronomie de l’Univers :

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Dans le cadre de l’étude et de la recherche de l’énergie sombre, le sujet le plus « brûlant » actuellement de la connaissance de l’Univers, deux projets sont retenus. « Dune » est un imageur grand champs de l’Univers tandis qu’ « Espace » aura lui une vision infrarouge de l’Univers. Ici il s’agit de recherche fondamentale, une commission d’arbitrage est déjà prévue sur ce sujet.

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Platon est destiné à remplacer CoRoT dans la recherche des exoplanètes et des oscillations stellaires. Il sera capable de détecter des planètes de type rocheux, d’étudier leurs masses, voir leurs atmosphères.

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Spica sera le télescope spatial infrarouge de la génération suivante (Herschel étant lancé prochainement) Nous avons souvent découvert ici l’importance de l’observation infrarouge de l’espace. Spica, aura optique et sensibilité encore plus grandes que celles d’Herschel. Il sera réalisé avec la collaboration de l’agence spatiale japonaise, coopération déjà établie pour le télescope spatial infrarouge japonais Akari, actuellement pleinement opérationnel.

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Xeus (matrices) sera lui réservé à l’observation rayons-X de l’Univers. Il s’agirait de deux satellites volant en formation et destinés à observer les grandes structures et l’origine de l’Univers dans le cadre de la recherche fondamentale astrophysique contemporaine. Plusieurs organismes internationaux se sont montrés intéressés par le projet, des négociations sont actuellement en cours.

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Il n’est pas sur que tous ces programmes soient un jour réalisés. En 2009, deux seront définitivement choisis avec des lancements prévus en 2017 et 2018. Mais ils reflètent bien l’état de l’avancée scientifique, de la technique spatiale, et de la vision cosmique particulière de l’Europe.

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Crédit image et source : ESA

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Comme souvent l’actualité astronomique nous apporte des découvertes inattendues en provenance de l’espace. Pour preuve deux articles signés par Jerome Oroscz (San Diego State University), Jeffrey McClintock (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) dans la revue britannique Nature et Wolfgang Pietsch (Max Planck Institut) dans l’Astrophysical Journal.

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Il a fallu conjuguer les efforts du télescope spatial rayons X Chandra et ceux sur Terre du Gemini à Hawaï pour débusquer le champion poids lourds des trous noirs dans la catégorie trous noirs stellaires.

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L’objet se situe à environ 2,6 millions d’années lumière de nous dans une galaxie voisine M 33. Appelé M33 X-7, il s’agit d’un couple formé d’un trou noir et d’une étoile. De tels systèmes, bien que curieux, sont déjà reconnus depuis longtemps en astronomie. Mais celui-ci présente des dimensions exceptionnelles : « il s’agit d’un énorme trou noir, associé à une énorme étoile » ! Le trou noir est estimé posséder 15,7 masses solaires et son étoile, qui orbite autour de lui en 3,5 jours, 70 masses solaires.

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Devant de tels chiffres, bien des questions se posent aux astronomes. Pour que le trou noir ait une telle masse, son étoile génitrice devait avoir une masse supérieure à l’étoile voisine. Comment les deux étoiles ont pu évoluer à une distance si proche l’une de l’autre que leurs atmosphères extérieures devaient se toucher, et comment le trou noir et l’étoile voisine ont réussi à conserver une telle masse lors de l’explosion, la supernova, à l’origine du trou noir ?

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Plan large 612 x 612 pixels, crédit image : NASA et autres

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Sur l’illustration ci-dessus l’artiste a représenté le disque d’accrétion autour du trou noir en orange. Il capte une partie des vents stellaires de son compagnon. Ceux-ci, dans les alentours du trou noir, sont perturbés dans leur course et forment des turbulences. De même la partie de l’étoile en direction du trou noir est distendue par la gravité de ce dernier. L’encadré présente la région concernée de M 33 en visible par le télescope spatial Hubble. Les jeunes étoiles sont très brillantes. Les zones en bleu sont celles révélées par le télescope spatial Chandra, et correspondent au rayonnement X provenant de M33 X-7 lui-même.

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L’étoile de 70 masses solaires terminera elle-aussi sa vie en surpernova. M33 X-7 se transformera alors en couple de trous noirs ! « M33 X-7 est un formidable banc d’essai pour l’astrophysique » !

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Sources :

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Chandra X-Ray Observatory

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Gemini Observatory

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Lorsqu’il y a 40 ans, les astronomes du Mt Palomar ont répertorié cette galaxie, appelée I Zwicky 18, dans la constellation de la Grande Ourse, en regardant l’éclat exceptionnel des étoiles, ils ont pensé découvrir une jeune galaxie. Découverte extraordinaire, car ils allaient pouvoir observer, à portée de télescope, des événements similaires à ceux qui avaient eu lieu au tout début de l’histoire de l’Univers.

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I Zwicky 18 ; Crédit image : NASA, ESA, STScI (A Aloisi)

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Plan original : 2 973 x 2 159 pixels

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Une équipe d’astronomes menée par Alessandra Aloisi du Space Telescope Science Institute et de l’ESA, a utilisé les enregistrements effectués par le télescope spatial Hubble pour revisiter I Zwicky 18. Le résultat de leur étude, (cosigné par Francesca Annibali, Jennifer Mack, et Roeland Van der Marel du Space Telescope Science Institute; Marco Sirianni du Space Telescope Science Institute et de l’Agence spatiale européenne; Abhijit Saha de la National Optical Astronomy Observatories; ainsi que Gisella Clementini , Rodrigo Contreras, Giuliana Fiorentino, Marcella Marconi, Ilaria Musella, Monica Tosi, du Conseil national italien des instituts d’astrophysique de Bologne et de Naples), vient d’être publié dans l’édition du premier octobre de l’Astrophysical Journal Letters.

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Les observations d’Hubble ont permis de démontrer que la formation des étoiles a commencé il y a un milliard d’années, certaines atteignant jusqu’à 10 milliards d’années. La galaxie est donc bien moins jeune que ce qui été estimé auparavant. Elle est aussi éloignée de plus de 10 millions d’années lumière que prévu, soit environ 59 millions d’années lumière. Ce qui explique pourquoi les astronomes des générations précédentes n’avaient pas réussi à localiser des étoiles séparemment. Même le pouvoir de résolution du télescope spatial Hubble est, à cette distance, à la limite de pouvoir y arriver.

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I Zwicky 18 n’a développé que peu d’étoiles dans son passé avant de connaître une extraordinaire flambée plus récemment. Ce phénomène peut s’expliquer par une interaction gravitationnelle avec la petite galaxie très brillante visible en haut à sa gauche sur le cliché. Par contre, étonnamment, les étoiles sont composées presque exclusivement d’hydrogène et d’hélium à l’image de l’Univers tel qu’il était juste après le Big Bang. Pourquoi les étoiles n’ont fabriqué que peu d’éléments lourds ? Les scientifiques n’ont pas de réponse précise sur ce sujet. C’est même la première fois qu’une telle constatation est faite dans une galaxie relativement proche de notre Voie Lactée. I Zwicky 18 possède encore bien des mystères.

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Sources :

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Hubblesite

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ESA Space Science

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Carte locale du cratère Maunder ; crédit image : FU Berlin, MOLA

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Plan large : 884 x 1 024 pixels

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Plan original : 1 405 x 1 628 pixels

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C’est toujours un plaisir de découvrir le travail réalisé par Gerhard Neukum, responsable de la caméra HRSC, haute résolution et stéréo, installée sur la sonde de l’ESA Mars Express. Cette fois-ci, il nous présente le cratère Maunder (du nom de l’astronome britannique Edward W. Maunder 1851-1928), situé par 50° latitude sud et 2° longitude est, dans la région de Noachis Terra.

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Cratère Maunder ; crédit image : ESA, DLR, FU Berlin,(G. Neukum)

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Plan large : 1 024 x 680 pixels

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Plan original : 2 000 x 1 329 pixels

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Les clichés ont été pris les 29 novembre et 14 décembre 2005 avec une résolution de 15 mètres par pixels. Le cratère Maunder est large d’environ 90 kilomètres pour une profondeur de 900 mètres. Il a été partiellement rempli par de grandes quantités de matériel. Des glissements de terrains gigantesques lui donnent son aspect bosselé et certains de ses bords sont entaillés par de profondes ravines.

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Les dispositifs sombres attirant l’oeil sur le fond de la cuvette sont des dunes similaires à celles que l’on peut voir sur Terre dans les régions particulièrement arides comme dans le désert de Namibie.

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En se servant des caractéristiques de la caméra HRSC, Gerhard Neukum et son équipe, recréent les couleurs correspondantes à la vision humaine et arrivent à reconstituer les deux vues en perspectives que je vous invite à contempler ci-dessous.

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Cratère Maunder perspective 1 ; crédit image : ESA, DLR, FU Berlin,(G. Neukum)

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Plan large : 1 024 x 819 pixels

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Plan original : 2 000 x 1 600 pixels

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Cratère Maunder perspective 2 ; crédit image : ESA, DLR, FU Berlin,(G. Neukum)

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Plan large : 1 024 x 819 pixels

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Plan original : 2 000 x 1 600 pixels

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Source : ESA Space Science

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Pour mesurer les distances dans l’espace, il existe bien des méthodes plus ou moins précises basées à la fois sur des observations et sur la théorie. La plus directe utilise le principe de parallaxe. Notre terre se déplace autour du soleil. En regardant une étoile lorsque nous sommes à un point particulier de l’orbite, puis lorsque nous sommes au point opposé de l’orbite, un petit changement apparaît dans la position de l’étoile dans le ciel. En mesurant l’angle de ce changement, par un simple calcul (pour un mathématicien) de trigonométrie, il devient alors possible de calculer la distance de l’étoile à nous.

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Mesure de la distance d’une étoile par la parallaxe

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Crédit image : Bill Saxton, NRAO, AUI, NSF

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Nous l’avons vu souvent ici, l’observation des étoiles, se fait souvent dans les spectres qui ne sont pas ceux de la lumière visible. Un groupe de chercheurs ( Geoff Bower, Karin Sandstrom, J.E.G. Peek, Alberto Bolatto, et Richard Plambeck ), tous de l’Université de Californie à Berkeley, vient de publier le résultat de leurs travaux dans la livraison du 10 octobre de l’Astrophysical Journal.

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Ils ont utilisé le VLBA pour mesurer, par la méthode de parallaxe, la distance d’une étoile, GMR A, située dans la nébuleuse d’Orion. Le VLBA ( Very Long Baseline Array ) est un réseau de 10 radio-télescopes répartis entre Hawaï et les Caraïbes. Les mesures se sont avérées quatre fois plus précises que celles réalisées précédemment, même par le télescope spatial Hubble. Les nouvelles mesures de la distance de la région donnent 1270 années-lumière avec une marge d’erreur de 6 % contre 1565 années lumière avec une marge d’erreur de 17 % auparavant.

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Ce qui n’est pas sans conséquence sur la connaissance de l’ensemble de la nébuleuse d’Orion. En tenant compte de la luminosité des étoiles, celles-ci s’avèrent deux fois plus âgées que ce qui était estimé et va permettre de prendre en compte plus précisément le processus de création des étoiles. Les radio-astronomes, projettent de continuer leurs études de la nébuleuse d’Orion pour en créer une carte en trois dimensions.

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Dans la même article, ils ont aussi présenté leurs calculs concernant des pulsars et des étoiles situées dans les constellations du Taureau et d’Ophiuchus dans notre galaxie. Si la méthode de la parallaxe est limitée par l’angle de résolution détectable, le VLBA, grace à la grande précision de ses mesures, a même réussi en 1999 a déterminer la distance d’une galaxie extérieure au groupe de la Voie Lactée, jalon nécessaire à la détermination de distances plus lointaines dans l’Univers.

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Source : NRAO

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Plan original : 2 272 x 2 272 pixels

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L’automne est là, même visible de l’espace. Pour preuve, ce cliché pris le 23 septembre 2007 par l’instrument MERIS installé sur le satellite Envisat de l’ESA. Le feuillage des grandes forêts de cette région des grands lacs, en Amérique du Nord, la plus grande réserve d’eau douce au monde, se pare d’une magnifique couleur orange. La résolution au sol est de 300 m par pixel.

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Crédit image et source : ESA

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Voici, le meilleur cliché pris à ce jour du système plutonien. Il a été réalisé la nuit du 5 septembre 2007 sur l’un des télescopes Keck par David Tholen, Marc Buie et Wil Grundy de l’université d’Hawaï. Il dépasse en qualité les clichés pris par le télescope spatial Hubble (voir note du 23 juin 2006).

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Il s’agit-là d’une véritable prouesse technique. Ce cliché est la combinaison de 16 prises de vue durant une heure d’observations dans le proche infrarouge. La luminosité du couple Pluton-Charon a été atténuée pour mettre en valeur les deux satellites Nix et Hydra. Ceux-ci sont 5 000 fois moins lumineux que Pluton. Lorsque l’on sait qu’il est déjà difficile de repérer Pluton même avec les plus grands télescopes…

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David Tholen est venu présenter les résultats de son étude hier au congrés astronomique américain à Orlando en Floride. Nix semble plus claire que Hydra et aussi plus grande, respectivement 88 et 72 km de diamètre. En prenant comme point de départ le centre de Pluton, Nix est distante de 49 240km et orbite en 25,49 jours alors que Hydra se trouve à 65 210 km et orbite autour du système en 38,72 jours. Les deux lunes ne sont pas en résonance l’une par rapport à l’autre (leurs déplacements ne sont pas liés)

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Ces données sont très importantes dans l’optique de l’arrivée de la sonde New Horizon en 2015 dans le système plutonien. Il va falloir calculer l’orbite exacte de la sonde, pour savoir dans quelles directions elle va devoir regarder, avec quelle intensité et quel temps d’exposition . Pour l’instant, le calcul des rayons orbitaux manque de précision de plus de 100 km ! De quoi donner encore bien du travail à l’équipe de David Tholen.

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Crédits images : David Tholen, University of Hawaii

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Sources :

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Sky & Telescope

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Université d’Hawaï, département d’astronomie

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Vue d’artiste de Venus Express, crédit image : ESA

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Le travail des spécialistes de l’espace n’est pas aussi spectaculaire qu’on pourrait le penser en admirant les clichés publiés ici. Ils est souvent de longue haleine et nécessite des coopérations internationales pour vérifier la véracité d’une hypothèse.

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Pour preuve l’annonce faite, le 10 octobre 2007 à un congrès d’astronomes aux États-Unis, de la découverte d’une molécule exotique de gaz carbonique accélérant l’effet de serre dans l’atmosphère de Venus.

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L’affaire a commencé en avril 2006, peu après que la sonde Venus Express de l’ESA se soit satellisée autour de Venus. Une équipe d’astronomes dirigée par Jean-Louis Berteaux, service d’aeronomie du CNRS, et Ann-Carine Vandaele, institut d’aeronomie spatiale de Belgique, utilisait le spectromètre atmosphérique infrarouge SOIR de Venus Express pour étudier les occultations solaires.

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Pour se faire, l’instrument regarde la lumière solaire au travers de l’atmosphère de la planète qui l’absorbe. La mesure des spectres obtenus permet d’en déduire la composition de l’atmosphère. C’est ainsi que les scientifiques ont repéré une signature particulière dans le milieu du spectre infrarouge à la longueur d’onde de 3,3 micromètres. Ils ont d’abord pensé qu’il s’agissait là de la trace d’une molécule organique. Mais, comme elle ne correspondait à rien de connu, ils ont gardé la découverte pour eux.

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C’est alors qu’en décembre 2006 , ils ont reçu, provenant de Mike Mumma du centre Godard de la NASA, une demande concernant l’instrument SOIR de Venus Express. Celui-ci enregistrait-il une signature particulière à 3,3 micromètres dans l’atmosphère de Venus ? Mumma avait découvert quelque chose de particulier en pointant des télescopes infrarouge situés à Hawaï en direction de Mars. Les deux équipes ont comparé leurs signatures : elles étaient identiques.

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L’atmosphère des deux planètes étant composée à 95% de dioxyde de carbone, il devenait alors plus facile de déterminer l’origine du mystérieux 3,3 micromètres. Ce fut le travail de trois groupes indépendants : Mumma aux Etats-Unis, Sergeï Tashkun et Valery Perevalov de l’université d’état de Tomsk en Russie, et Richard Dahoo du service d’aeronomie du CNRS en France. Même résultat pour les trois équipes : la signature correspond à un isotope rare du dioxyde de carbone. Le CO2-628 ne représente sur Terre que 1% de la masse totale du gaz carbonique.

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Cet isotope a pour particularité d’accélérer l’effet de serre atmosphérique sur Venus. Mais étant 250 000 fois mois présent sur Terre que sur Venus, son effet dans notre atmosphère n’est que très réduit.

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Source : Venus Express site ESA

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