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Actualités DAp

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Passé, présent et futur du magnétisme et de la rotation solaire

Le Soleil est une étoile magnétique, dont l’activité intense a un impact direct sur notre société moderne et technologique. Actuellement modulée par un cycle de 11 ans, en a-t-il toujours été ainsi, et cet état cyclique du magnétisme solaire perdurera-t-il au cours de son évolution? Il se trouve que le freinage des étoiles s'arrêterait au lieu de continuer à ralentir comme on s'y attendrait. Qu’est ce qui change dans une etoile pour expliquer l’arrêt de cette deccélération ? Afin de répondre à cette question clé concernant notre étoile, une équipe internationale, dont des chercheurs du DAp-AIM, a mené à bien trois études, basées sur des observations et des simulations numériques HPC magnéto-hydrodynamiques multidimensionnelles sur les supercalculateurs GENCI du TGCC et de l’Idris, sur l’origine du magnétisme et de la rotation du Soleil et des étoiles de type solaire (via le mécanisme physique dit de dynamo fluide) dans une approche « Soleil au cours du temps ». Ces études, après plus de 5 années de développement de codes et des millions d’heures de calculs, ont mis en évidence le rôle essentiel d’un paramètre, appelé le nombre de Rossby, pour caractériser non seulement les propriétés de rotation interne des étoiles mais surtout la nature de leur magnétisme sur les temps séculaires.  

20 ans après …Analyse cosmologique d’amas de galaxies détectés par XMM-Newton

Pour la première fois depuis le lancement XMM (1999), une analyse cosmologique contraignant la densité de matière dans l'univers, à partir d’un catalogue de 178 amas de galaxies détectés par XMM, a été possible et de façon autonome, cad avec ses propres mesures de distance et sans faire appel à des informations supplémentaires tirées de simulations numériques ou d’autres échantillons d’amas. Cette analyse a été conduite dans le cadre du consortium XXL, principalement par Christian Garrel durant sa thèse au Département d’Astrophysique (voir article sur arXiv). Les résultats confirment le modèle cosmologique standard de manière totalement indépendante, avec une précision qui rivalise avec celle d’autres sondes couvrant des portions de ciel beaucoup plus étendues. La tension « cosmologique » existante entre les analyses cosmologiques des amas et du CMB PLANCK est donc levée et point n’est besoin de faire appel à des neutrinos massifs. Cette  analyse cosmologique à partir d’amas a été possible grâce à une nouvelle méthode, ASpiX, développée au DAP permettant de modéliser proprement les amas distants sujets au paradoxe suivant :  dans l’univers lointain, on ne détecte que les amas massifs, donc bleus, mais qui apparaissent rouges à cause de l’expansion de l’Univers. Mathématiquement, le logiciel analyse toutes les combinaisons possibles de l’effet de la cosmologie sur les propriétés des amas. L’analyse cosmologique exploitant toutes les obvervations du programme XXL continue et inclura au final environ 300 amas. La nouveauté est qu’elle combinera la méthode ASpiX à des techniques d’intelligence artificielle qui permettront d’identifier très rapidement le modele cosmologique qui rend le mieux compte des propriétés observées de la population d’amas.  

4D-STAR : Faire évoluer la structure et l'évolution stellaires à des dimensions supérieures à l'ère de l'astérosismologie spatiale

Le Conseil Européen de la Recherche (ERC) vient de décerner une prestigieuse bourse Synergie à l’astrophysicien Stéphane Mathis du CEA/Irfu. Avec Conny Aerts (KU Leuven, Belgique, qui coordonne le projet), Michel Rieutord (Université de Toulouse), et Aaron Dotter (Dartmouth College, USA), ils reçoivent près de 10 millions d’euros pour 6 ans, pour leur projet 4D-STAR qui développera des modèles numériques tridimensionnels innovants d’étoiles magnétiques en rotation le long de leur évolution. Les bourses synergie de l’ERC récompensent des projets ambitieux ayant pour objectif de résoudre les problèmes de recherche les plus ardus au monde impliquant plusieurs disciplines scientifiques. Dans le cas du projet 4D-STAR, il s’agit de l’astronomie, de la physique théorique, de la mécanique des fluides, des mathématiques appliquées et du développement de codes numériques scientifiques à haute performance.

Une astrophysicienne de l'Irfu reçoit le prix 2022 Jeunes Talents L'Oréal-Unesco pour les Femmes et la Science

Pour la 16ème édition du Prix Jeunes Talents France, la Fondation L’Oréal a récompensé 35 brillantes jeunes chercheuses sélectionnées en France parmi 660 candidatures éligibles par un jury d’excellence composé de 28 chercheurs de l’Académie des sciences. Au département d'astrophysique de l'Irfu, Elsa Ducrot a reçu ce prix pour la physique.  En septembre 2017 Elsa a démarré une thèse à l’Université de Liège sur la recherche de planètes potentiellement habitables en orbite autour d’étoiles ultra-froides. Elsa nous explique; "Ces étoiles sont actuellement les hôtes les plus favorables pour l’étude de planètes rocheuses situées dans la zone habitable de leur étoile et en transit (qui passent devant leur étoile du point de vue de l’observateur) avec des télescopes spatiaux tel que le James Webb Space Telescope. Le système exoplanètaire TRAPPIST-1 (découvert par l’université de Liège l’année de mon début de thèse !), composé de 7 planètes rocheuses, est une cible de choix." Au cours de sa thèse, Elsa a analysé de milliers d’heures d’observation du système TRAPPIST-1 depuis le sol et depuis l’espace, qui ont permis de déduire avec précision les rayons et masses des 7 planètes. Elle a pu aussi participer à la découverte de plusieurs nouvelles planètes autour d’étoiles ultra-froides.

Comment mesurer les champs magnétiques au sein des systèmes binaires émetteurs d’ondes gravitationnelles ?

La mission spatiale LISA (Laser Interferometer Space Antenna), menée conjointement par l’Esa et la Nasa, permettra d’observer les ondes gravitationnelles depuis l’espace. Après son lancement prévu aux alentours de 2035, LISA observera dans le domaine des basses fréquences du spectre gravitationnel encore non exploré et capturera ainsi le signal gravitationnel en provenance de sources qui, à l’heure actuelle, ne sont pas résolues dans la gamme des hautes fréquences des détecteurs au sol tels que Virgo, LIGO, KAGRA, ou encore GEO600. LISA tire ainsi partie de la longueur de sa base de 2.5 millions de kilomètres à comparer par exemple à la base de 4 kilomètres de Virgo. Parmi ces nouvelles sources d’ondes gravitationnelles, les plus représentées seront les binaires galactiques, dont le nombre de détections devrait s’élever à plusieurs dizaines de milliers. Les binaires galactiques sont des systèmes doubles composés d’étoiles à neutrons ou de naines blanches dans différentes combinaisons. Dans la gamme des basses fréquences observées par LISA, les binaires galactiques seront détectées pendant la phase spiralante, soit plusieurs milliers d’années avant la fusion qui sera captée par les détecteurs au sol. Cette phase spiralante permet de caractériser les signatures des effets de la structure et de la dynamique internes des composantes des binaires galactiques sur la forme des ondes gravitationnelles peuvent potentiellement être détectables sur la durée nominale de la mission. LISA permettra donc de comprendre l’état de la matière au sein des objets compacts composant les systèmes binaires galactiques, leur déformabilité ou encore leur magnétisme, au travers de l’évolution séculaire de ces systèmes. Dans une étude tout juste publiée dans la revue Physical Review D (DOI : https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.124042), une équipe constituée des membres du SYRTE à l’Observatoire de Paris et du LDE3 du DAp/Irfu au CEA, a démontré que l’effet du magnétisme au sein d’un système binaire galactique pourrait être mesuré par LISA.

Solar Orbiter confirme l’existence des repliements magnétiques éjectés par notre Soleil

Dans le cadre des activités de soutien à la science de Solar Orbiter et en conjonction avec la bourse ERC Synergy WholeSun, des chercheurs du CEA Paris-Saclay, ainsi qu'une collaboration internationale, ont développé des simulations numériques avancées pour étudier la formation de structures à la base du vent solaire. Ces simulations permettent d´étudier l'interaction de la convection à la surface solaire avec le champ magnétique. Elles révèlent ainsi l’apparation de structures magnétiques torsadées qui peuvent participer à la création de switchbacks.    

Accélération de particules dans le vestige de supernova SN1006

L’origine des rayons cosmiques Galactiques, leur source d’énergie et leur processus d’accélération soulèvent de nombreuses questions plus de 100 ans après leur découverte par Victor Hess en 1912. Quelles sont leurs sources d’accélération et d’énergie ? Quels sont les mécanismes d’accélération et leurs propriétés ? Si ce ne sont pas les seules sources envisagées, les chocs forts dans les restes de supernova constituent l’un des lieux privilégiés d’accélération qui permettent d’accélérer les particules par le mécanisme d’accélération diffusive. De plus, si une fraction de 10-20% de l’énergie cinétique du choc est ponctionnée pour accélérer les particules, le taux de supernova dans notre Galaxie peut rendre compte de l’énergie requise pour maintenir la population de rayons cosmiques Galactiques. Les observations en rayons X, quant à elles, ont l’avantage de pouvoir cartographier finement les lieux d’accélération. Et, intérêt majeur, elles renseignent à la fois sur les propriétés du plasma thermique chauffé à des millions de degrés et sur celles du plasma non-thermique d’électrons accélérés à des énergies très élevées de l’ordre du téraélectron-volt. Elles offrent ainsi des clés à la compréhension des mécanismes d’accélération au choc, et spécifiquement de leur rétroaction et de leur dépendance au champ magnétique.

James Webb : premières images d'une exoplanète dans l'infrarouge moyen

Neuf mois après son lancement, le télescope spatial James Webb  fournit des images inédites d’une exoplanète, les premières jamais obtenues dans l’infrarouge moyen. Ce type d’images doit révolutionner notre connaissance des mondes extrasolaires. Une équipe d’astronomes français a été impliquée dans les observations de cette planète et dans la conception des coronographes du télescope.  Lancé le 25 décembre 2021, le James Webb a terminé sa phase de tests en Juillet 2022. Les programmes scientifiques ont depuis débuté et produisent déjà leurs premiers résultats, dont la première image d’une exoplanète obtenue dans l’infrarouge moyen,  HIP 65426 b. Il s’agit d’une  exoplanète géante très jeune, d’environ 15 millions d’années, située à 90 unités astronomiques de son étoile. D’une masse estimée à environ 7 masses de Jupiter, elle avait été découverte avec l’instrument européen Sphere au Very Large Telescope en 2017. Les instruments du James Webb rendent désormais possible son observation directe dans l’infrarouge. 

Les vestiges de la formation massive d'étoiles dans la nébuleuse de la Tarentule

Comprendre le processus de formation d'étoiles est une question ouverte majeure de l'astrophysique contemporaine. C'est en effet le processus qui contrôle l'évolution des galaxies depuis leur naissance, transformant progressivement leur gaz interstellaire en étoiles et l'enrichissant en éléments lourds et grains de poussière. C'est aussi la formation d'étoiles qui est à l'origine de la formation des systèmes planétaires et de l'apparition de la vie. Ce processus est cependant complexe et encore très mal compris. Il implique en effet la compréhension d'une série d'instabilités hydrodynamiques amenant à l'effondrement d'un nuage moléculaire, dans lequel la gravité, le champ magnétique et la chimie jouent un rôle central. De plus, la rétroaction, c'est à dire le rayonnement ionisant et le vent des étoiles massives nouvellement formées, a pour effet de détruire le reste du nuage moléculaire et d'ainsi inhiber la formation d'étoiles au bout de quelques millions d'années. Cette rétroaction est un élément clef, mais il est encore mal compris.  

Premières images du télescope James Webb

L'aube d'une nouvelle ère de l'astronomie a commencé alors que le monde découvre pour la première fois l'ensemble des capacités du télescope spatial James Webb de la NASA/ESA/CSA. Les premières images en couleur et les premières données spectroscopiques du télescope, qui révèlent un ensemble spectaculaire de caractéristiques cosmiques jusqu'alors insaisissables, ont été publiées le 12 juillet 2022. site avec comparaison d'images d'Hubble et du JWST (crédit John Christensen)  lien pour telecharger les images du JWST  Revivre le Twitch ARTE sur la Découverte des images du télescope James Webb et les actualités de ce 12 juillet sur le site jwst.fr et le site du cea  lien pour telecharger l'image composite ci contre  lien de la vidéo de la NASA du 12 juillet  

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