LES ASTRONEWS de planetastronomy

Université de Puget Sound (Wa USA) en français sur « L’ASTRONOMIE GRECQUE À SON APOGÉE AVEC LA MACHINE D’ANTICYTHÈRE. » Vendredi 14 Septembre 2018 19H00 TELECOM entrée libre, réservation obligatoire à partir du 16/08

Certains peuvent recevoir en double ces news, car ils sont inscrits sur plusieurs listes. J’en suis désolé.

Espace-Temps et Maths : CR de la conf SAF (Cosmo) par D Gialis du 16 Juin 2018. (11/08/2018)

Einstein : Premier test de la Relativité près de notre trou noir. (11/08/2018)

L’étoffe des héros : Pour les nouveaux astronautes de la nouvelle ère spatiale ! (11/08/2018)

Kepler (suite) : L’intelligence artificielle (AI) au service des exoplanètes ! (11/08/2018)

Cosmologie : Le modèle cosmologique le plus simple de nouveau favorisé ? (11/08/2018)

EINSTEIN : PREMIER TEST RÉUSSI DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE PRÈS DE NOTRE TROU NOIR. (11/08/2018)

Il établit l'égalité entre masse inertielle (résistance au mouvement, celle de F= M Γ) et la masse "grave" (interaction gravitationnelle, celle de F = k MM'/d²).

Cette égalité a été vérifiée à 10^-12 près !! On espère pouvoir la vérifier à 10^-17 près avec des satellites.

· Le principe d’équivalence faible (ou principe d’Einstein), de la RR, propriété géométrique de l’espace-temps

· Le principe d’équivalence fort, généralise le principe d'Einstein ; localement, les effets d'un champ gravitationnel sur toute expérience, même portant sur la gravitation sont identiques aux effets d'une accélération du référentiel de l'observateur

En 1905 Einstein, obscur scribouillard au bureau des brevets de Berne, publie 5 articles dans "Annalen des Physik", qui vont s'avérer être révolutionnaires.

C'est ce que l'on va appeler la naissance de la Relativité Restreinte (special relativity en anglais) ; restreinte car elle n'inclue pas la gravitation; elle ne s'applique qu'aux objets en mouvement uniforme et non accéléré.

· La vitesse de la lumière dans le vide est constante quelques soient les référentiels (c'est donc une limite mas absolue)

· Masse et énergie sont les deux faces d'une même entité (tout le monde connaît la formule E = mc2)

En 1915 c'est la Relativité Générale, la gravitation fait partie intégrante des équations, c'est une généralisation de la relativité restreinte.

· Équivalence entre gravitation et accélération (fameuse expérience de l'ascenseur)

Les évènements de la fin du XXème siècle vont valider de plus en plus la Relativité Générale, en expliquant des phénomènes jusque-là inexplicables.

Récemment, des observations effectuées au moyen du Very Large Telescope de l’ESO ont pour la toute première fois permis de mettre en évidence les effets, sur le mouvement d’une étoile, de l’intense champ gravitationnel généré par le trou noir supermassif situé au centre de la Voie Lactée. Cette confirmation longtemps attendue de la théorie de la relativité générale d’Einstein constitue le point d’orgue d’une campagne d’observations menée depuis 26 ans au moyen des télescopes de l’ESO au Chili.

Le décalage spectral vers le rouge de l’étoile S2 la plus proche du TN central supermassif (Sgr A*), située au plus près à 17 heures lumière de celui-ci et circulant à plus de 8000 km/s proche de la vitesse de la lumière. C’est donc l’occasion de tester en champ fort les prédictions einsteiniennes !

Premier test réussi de la théorie de la relativité d’Einstein à proximité d’un trou noir supermassif

Point d’orgue de 26 années d’observation du centre de la Voie Lactée au moyen des instruments de l’ESO

Dissimulé derrière d’épais nuages de poussière absorbante, le trou noir supermassif le plus proche de la Terre se situe à quelque 26000 années-lumière, au centre de la Voie Lactée. Ce monstre gravitationnel, doté d’une masse quatre millions de fois supérieure à celle du Soleil, est entouré d’un petit groupe d’étoiles orbitant à vitesse élevée. Cet environnement extrême – le champ gravitationnel le plus intense de notre galaxie – constitue le laboratoire de test idéal de la physique gravitationnelle, en particulier de la théorie de la relativité générale d’Einstein.

De nouvelles observations effectuées dans le domaine infrarouge par les instruments de très grande sensibilité, GRAVITY, SINFONI et NACO installés sur le Very Large Telescope de l’ESO (VLT), ont permis aux astronomes de suivre, au cours du mois de mai 2018, le mouvement de l’une de ces étoiles baptisée S2, alors qu’elle passait à très grande proximité du trou noir.

À son point le plus proche, distant de moins de 20 milliards de kilomètres du trou noir, l’étoile se déplaçait à plus de 25 millions de kilomètres par heure – ce qui représente près de trois pour cent de la vitesse de la lumière.

L’équipe a comparé les mesures de position et de vitesse acquises par les instruments GRAVITY et SINFONI, et les observations antérieures de S2 effectuées au moyen d’autres instruments, aux prédictions de la théorie de la gravitation de Newton, de la théorie de la relativité générale et d’autres théories de la gravitation. Les résultats nouvellement obtenus ne sont pas compatibles avec les prédictions newtoniennes.

ILS SONT EN PARFAIT ACCORD EN REVANCHE AVEC LES PRÉDICTIONS DE LA THÉORIE DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE.

Ces mesures d’une précision extrême ont été effectuées par une équipe internationale pilotée par Reinhard Genzel de l’Institut Max Planck dédié à la Physique Extraterrestre (MPE) à Garching en Allemagne, en collaboration avec des chercheurs de l’Observatoire de Paris – PSL, de l’Université Grenoble Alpes, du CNRS, de l’Institut Max Planck dédié à l’Astronomie, de l’Université de Cologne, du Centre Portugais d’Astrophysique et de la Gravitation (CENTRA) et de l’ESO. Les observations constituent le point d’orgue d’observations toujours plus précises du centre de la Voie Lactée menées durant 26 ans au moyen des instruments de l’ESO.

“C’est la seconde fois que nous observons le passage de S2 à proximité directe du trou noir situé au centre de notre galaxie. Mais cette fois, grâce à une instrumentation nettement plus avancée, nous avons été en mesure d’observer l’étoile dans des détails beaucoup plus fins”, précise Reinhard Genzel. “Nous nous sommes pleinement préparés à la survenue de cet événement ces dernières années, avec l’idée d’utiliser cette opportunité unique pour observer les effets relativistes de la gravitation.”

Trajectoire de l’étoile S2 passant à proximité du trou noir supermassif. À mesure qu’elle s’approche du trou noir, l’étoile arbore une couleur toujours plus rougeâtre. Cet effet, prédit par la théorie de la relativité générale d’Einstein, résulte de la présence d’un champ gravitationnel très intense.

Sur ce graphe, le rougissement ainsi que la taille des objets ont été volontairement exagérés.

Les nouvelles mesures mettent clairement en évidence un effet de décalage vers le rouge d’origine gravitationnelle. La lumière émise par l’étoile est étirée vers de plus grandes longueurs d’onde par l’intense champ gravitationnel généré par le trou noir. Et la variation de longueur d’onde de la lumière issue de S2 est en parfait accord avec celle déduite de la théorie de la relativité générale d’Einstein. C’est la toute première fois que cet écart aux prédictions de la théorie de la gravitation de Newton est observé dans le mouvement d’une étoile en orbite autour d’un trou noir supermassif.

L’équipe a utilisé SINFONI pour déterminer la vitesse de S2 le long de la ligne de visée et l’instrument interférométrique GRAVITY pour effectuer des mesures extraordinairement précises de la trajectoire de S2 afin de définir les contours de son orbite. GRAVITY génère des images nettes qui traduisent le mouvement de l’étoile autour du trou noir au fil des nuits – à quelques 26 000 années-lumière de la Terre.

“Déjà, nos premières observations de S2 au moyen de GRAVITY effectuées deux années auparavant révélaient que nous disposions du laboratoire idéal pour l’étude du trou noir” ajoute Frank Eisenhauer (MPE), scientifique responsable de GRAVITY et du spectrographe SINFONI. “Au point le plus proche, nous pouvions même détecter, sur la plupart des clichés, la faible lueur autour du trou noir, ce qui nous a permis de précisément suivre le mouvement de l’étoile sur son orbite, puis de détecter le décalage vers le rouge d’origine gravitationnelle dans le spectre de S2.”

Plus d’un siècle après la publication de son article explicitant les équations de la relativité générale, Einstein voit sa théorie de nouveau confortée – après avoir été confrontée au laboratoire le plus extrême qui soit et qu’il ait pu imaginer !

Françoise Delplancke, à la tête du Département d’Ingénierie Système à l’ESO, explique toute l’importance de ces observations : “Au sein du Système Solaire, nous ne pouvons que tester les lois de la physique à notre époque et dans des circonstances bien précises.

Or, il est essentiel pour l’astronomie de tester également la validité de ces lois dans des environnements extrêmes, caractérisés par des champs gravitationnels nettement plus intenses.”

Les observations en cours sont susceptibles de prochainement révéler l’existence d’un autre effet relativiste – une petite rotation de l’orbite de l’étoile, ou précession de Schwarzschild – à mesure que S2 s’éloigne du trou noir.

Xavier Barcons, le Directeur Général de l’ESO, de conclure : “L’ESO a travaillé avec Reinhard Genzel et son équipe ainsi qu’avec des chercheurs issus d’autres Etats Membres de l’ESO durant près d’un quart de siècle. Concevoir des instruments suffisamment puissants pour effectuer ces mesures très précises puis les installer sur le VLT à Paranal, fut un challenge de taille. La découverte annoncée ce jour est le fruit d’un remarquable partenariat.”

LE DÉCALAGE GRAVITATIONNEL VERS LE ROUGE. LE REDSHIFT GRAVITATIONNEL OU L’EFFET EINSTEIN.

Autre prédiction d’Einstein : décalage vers le rouge (redshift) de la lumière dans un champ de gravitation.

Un rayon lumineux dans un champ de gravitation perd une partie de son énergie pour pénétrer ce champ, sa longueur d’onde augmente donc, d’où le rouge.

Illustration : Le décalage gravitationnel vers le rouge d'une onde lumineuse quand elle remonte contre un champ gravitationnel créé par une énorme masse (étoile, amas d’étoiles, amas de galaxies etc..).

Ce décalage a été mesuré par Robert Pound et Glen Rebka à l’Université de Harvard (Cambridge, Mass, USA) en 1960 dans une tour de 22m de haut.

Ils eurent l’idée de mesurer le décalage de raies de 14,4keV émises par une source de Fe57 entre le bas et le haut de cette tour.

L’effet gravitationnel est minime (de l’ordre de 10^-15), mais mesurable et plus direct que lors de l’expérience avec le Soleil.

Précision de l’accord : 10%. La fréquence d’émission des atomes est modifiée par la gravitation.

MARS EXPRESS : ELLE VIENT DE DÉTECTER DE L’EAU SALÉE SOUS LE PÔLE SUD DE LA PLANÈTE ROUGE. (11/08/2018)

On sait bien depuis longtemps qu’il y a eu de l’eau sur Mars (traces de rivières, vallées de débâcle, gullies ….) dans une époque lointaine du passé, mais qu’en reste-il aujourd’hui ?

À la surface, on sait que ce n’est pas possible (pression trop faible, température trop faible, il n’y a que de la sublimation), mais en sous-sol, qu’en est-il ?

La sonde Phoenix avait gratté le sol dans la région polaire Nord et avait mis au jour de la glace d’eau qui avait disparu en quelques jours dans l’atmosphère.

La découverte de la sonde européenne Mars Express est intéressante dans le sens qu’elle vient de détecter une réserve importante d’eau (très probablement très salée à cause de la très basse température) sous la calotte du pôle Sud de Mars.

Le radar de Mars Express MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding instrument) a sondé les couches internes de la calotte Sud pendant les années 2012 à 2015 (on ne survole pas souvent le pôle Sud !) et trouvé des preuves de la présence d’une grande étendue liquide. On remarque la zone de mesure dans la partie droite de l’image. On voit les traces radar sur l’image centrale.

Le profil radar de la sous couche est représenté sur la partie droite, on le voit plus en détail sur cette photo, ce profil indique une zone liquide d’une vingtaine de km vers 1500 m de profondeur.

C’est similaire à des découvertes déjà anciennes dans l’Antarctique, où on avait mis au jour un lac souterrain, le lac Vostok.

Le pôle N est couvert de glace d’eau, par contre le pôle S semble posséder aussi de la glace de CO2 qui de dépose sur la glace d’eau.

L’ÉTOFFE DES HÉROS : POUR LES ASTRONAUTES DE LA NOUVELLE ÈRE SPATIALE (11/08/2018)

Les neufs nouveaux astronautes, de g à dr : Suni Williams, Josh Cassada, Eric Boe, Nicole Aunapu Mann, Chris Ferguson, Doug Hurley, Bob Behnken, Mike Hopkins et Victor Glove. Photo prise au JSC. Crédit : NASA.

Voici la nouvelle génération d’astronautes US qui devraient voler sur les nouveaux vaisseaux « commerciaux » privés Boeing CST-100 Starliner et SpaceX Crew Dragon.

C’est une nouvelle étape que franchit la NASA en confiant des équipages à des entreprises privées.

PARKER SOLAR PROBE : LANCEMENT IMMINENT, EN ROUTE VERS LE SOLEIL. (11/08/2018)

LA SONDE Solar Probe Plus rebaptisée Parker Solar Probe (PSP) en l’honneur du pionnier de l’héliophysique Eugene Parker, devait être lancée de Cap Canaveral ce jour (en fait de nuit!) 11 Aout 2018 mais après un arrêt du countdown à T-4min et de nombreuses vérifications , il fut impossible de lancer.

Cette sonde devrait pouvoir s’enfoncer dans l’atmosphère solaire (la couronne), à cette occasion on devait essayer de comprendre pourquoi son atmosphère est beaucoup plus chaude (approx un million de degré) que sa « surface » (approx 5000°C) et aussi d’où vient le vent solaire qui nous atteint de temps en temps.

Il n’est pas si facile que cela d’atteindre le Soleil à cause de son immense gravitation, le voyage durera plus de 6 ans et nécessitera de nombreuses assistances gravitationnelles (7) avec Vénus, afin de se rapprocher progressivement de sa cible.

À cette distance le Soleil paraîtra plus de 20 fois sa taille vue de la Terre.

Afin de s’approcher aussi près de l’astre du jour, l’engin sera équipé d’un tout nouveau bouclier thermique de grande taille (2,4m de diamètre et 12cm d’épaisseur) à base de mousse de carbone, cela devrait lui permettre de résister à des températures de l’ordre de 2000°C et résister aux radiations mortelles.

Lors de son passage au plus près du Soleil, la vitesse de la sonde de 600kg, devrait atteindre près de 200km/s

Photo : La sonde PSP en train d’être montée sur le 3^ème étage de la fusée qui comporte un moteur fusée devant la mettre sur la bonne orbite et surtout lui communiquer une très grande vitesse.

La mission est pilotée par le JHUAPL et non pas par le JPL pour une fois. Le JHUAPL a déjà mené beaucoup de missions réussies et nous lui souhaitons autant de chance.

La mission Kepler a longtemps été la mission insubmersible de la NASA, en effet après un lancement sans problème en 2009, la sonde a subi quelques revers techniques, mais les techniciens ont toujours réussi à la remettre sur pieds.

C'est la première mission d'envergure de la NASA pour détecter des planètes de type terrestres, c'est à dire situées à la bonne distance de leur étoile, dans ce que l'on appelle la zone habitable, région où l'on peut trouver l'eau sous ses trois formes : liquide, solide et gazeuse.

Plus de 200.000 étoiles de type solaires ont été sélectionnées et vont être scrutées pendant la période initiale de 3 ans.

L’idée de Kepler : examiner toujours la même zone du ciel et détecter les infimes variations de luminosité de transits devant une étoile.

Détection par la méthode du transit à l’aide d’un photomètre de 95cm d’ouverture équipé d’un miroir de 1,4m et de détecteurs CCD. Ce sera le plus grand capteur CCD lancé dans l'espace : 95 millions de pixels!

Sa particularité : il pointera un point fixe situé dans la constellation de la Lyre et fera ses relevés à partir de cette zone là. Cela l'obligera à tourner sur lui-même tous les 3 mois pour être bien placé par rapport au Soleil pour les panneaux solaires de 10m2.

Son orbite est particulière : Kepler dérivera lentement et régulièrement "derrière" la Terre sur une orbite de période 372 jours.

Kepler dès sa mise en service découvre de nombreuses exoplanètes (plusieurs milliers)

*** Un système solaire comportant 6 planètes dont quelques-unes probablement rocheuses.

L’étoile est du type solaire, située dans le Cygne, proche de nous, à 2000 années-lumière, donc dans notre galaxie.

Le nouveau système découvert semble être très « plat » et ressemble un peu au nôtre, sauf que la plupart des planètes sont plus proches de leur étoile que les nôtres, elles s’inscrivent en effet, pour ainsi dire dans l’orbite de Mercure.

*** Kepler-47b et 47c, qui sont des planètes orbitant un système de deux étoiles, mais ce qui est intéressant est le fait qu’une de ces planètes se trouverait dans la zone habitable (où l’eau liquide pourrait exister) de ce système binaire.

Deux soleils, l’un comparable au nôtre mais plus brillant, l’autre, une naine rouge, un tiers de la taille de notre Soleil et très peu lumineux (1% du Soleil). L’étoile principale orbite le centre de masse des deux étoiles en 7 jours et demi, la zone habitable suit le mouvement (comme un hula hoop)

Une année de 47-c : 303 jours, mais on pense qu’elle est inhospitalière (géante gazeuse similaire à Neptune).

Cette découverte est intéressante, dans le sens que l’on pensait jusqu’à présent que des planètes auraient du mal à se former autour d’étoiles binaires, mais Kepler 47 semble nous prouver le contraire.

Il semblerait aussi que les systèmes d’étoiles multiples soient courants dans l’espace, peut-être la moitié des étoiles.

Des planètes tournent aussi autour de tels systèmes, on dit qu’elles sont circumbinaires.

Elles possèdent la particularité d’avoir des transits (passage devant leurs étoiles) qui varient énormément, c’est une caractéristique de ces planètes.

Les planètes 62e et 62f sont situées dans la zone habitable de leur étoile qui est plus petite (2/3) et moins chaude (20%) que notre Soleil (naine rouge K2 âgée de 7 Milliards d’années).

Kepler 62f est seulement 40% plus grand que la Terre, et a une composition très probablement rocheuse.

Kepler 62e est située près du bord intérieur de la zone habitable et est approximativement 60% plus grande que la Terre.

Mais les chercheurs pensent fortement que ces deux planètes sont des planètes océans, c’est à dire recouvertes au moins en partie par de l’eau liquide.

Les autres compagnons de ces planètes sont situés beaucoup plus près de leur étoile respectivement pour b, c et d : 5 ; 12 et 18 jours de période !

La NASA vient d’annoncer officiellement (Juin 2017) que le télescope spatial Kepler dédié aux exoplanètes (et qui est en mode dégradé depuis 2013, problème de gyroscopes !) a permis de confirmer la découverte de 2335 nouvelles planètes extra solaires. Cela multiplie par deux le nombre de planètes déjà découvertes et confirmées par Kepler.

Ce compte a été effectué pendant cette dernière année de fonctionnement de la sonde.

Kepler a détecté parmi ces 200.000 étoiles, 34.000 signaux qui ont amené à déclarer ces 4000 planètes candidats.

Parmi les plus de 4000 candidats, on en a confirmé ces 2335 comme étant des « exoplanètes » à 99%

Près de 500 pourraient être des planètes rocheuses, certaines (une vingtaine) pourraient même être situées dans la zone habitable de leur étoile. 50 seraient de la taille terrestre.

Un graphique vaut mieux qu’un long discours : en bleu les découvertes d’exoplanètes par d’autres missions que Kepler et en jaune avec Kepler. À la date de fin décembre 2017, 2525 planètes confirmées par Kepler.

Une des dernières découvertes de Kepler : Enfin une exoplanète de la classe terrestre elle aurait des caractéristiques proches de notre bonne vieille Terre.

Elle est dans le système de l’étoile Kepler 186, située à près de 500 années-lumière de nous. Période 130 jours.

Il y a au moins 5 planètes autour de cette étoile qui est par ailleurs différente de notre Soleil, c’est une naine rouge (étoile classe M, très courante), moins chaude (1/3 luminosité du Soleil) et plus petite que lui.

C’est en fait la dernière planète qui nous intéresse, elle s’appelle tout naturellement Kepler 186f

Kepler 186f est un peu plus grande que la Terre (de 10%) et est très certainement rocheuse, ce qui justifie l’émoi des scientifiques et journalistes (oui on en a parlé à la Télé pendant plus de 30 secondes, un record !!).

La mission lancée en 2009 avait une durée de vie nominale de 3 ans et demi, mais on espérait beaucoup plus, et on a eu raison.

Mais en 2012 survient la panne d’une roue à réaction et en 2013 la panne d’une deuxième. Donc, deux des quatre gyroscopes, en fait des roues à réaction (reaction wheels en anglais) de la sonde, sont en panne, et malgré tous leurs efforts, les ingénieurs de la NASA n’ont pas réussi à les réparer.

Il en faut au moins trois en état de marche pour piloter correctement la sonde.

En effet, lorsque l’on veut pointer une zone bien particulière du ciel, on dit à cette roue de combien il faut tourner (on le dit aux trois roues car il faut trois coordonnées pour définir un point), et la loi de Newton (action=réaction) fait le reste !

Il suffit de tourner la roue dans une direction pour que le télescope tourne dans l’autre direction.

Et si seulement deux gyroscopes sont en fonctionnement, donc pas de positionnement fin dans l’espace donc pas d’observations possibles.

Ces gyroscopes tournent à des vitesses entre 1000 et 4000 tour/minute afin de maintenir l’orientation précise du télescope.

La NASA était au courant de problème similaire sur les missions passées (FUSE , Hayabusa, Dawn par exemple.). Mais la mission ne devant durer officiellement que 3 ans et demi, on passa outre pour de nouveaux tests.

On fut obligé de redéfinir la mission, elle porte d’ailleurs un nouveau nom : K2 (Kepler 2 second light).

Cette nouvelle donne implique que la sonde soit réorientée 4 fois par ans, donc dirigée vers 4 régions différentes du ciel, correspondant à ce que l’on va appeler des campagnes de mesures. Ces régions sont nécessairement proche de l’écliptique pour des raisons photométriques (éviter que la lumière solaire pénètre le télescope).

Dans l’espace, le télescope est soumis à la pression de radiation du Soleil, celle-ci, quoiqu’extrêmement faible, peut modifier l’orientation de la sonde. Les scientifiques de Ball Aerospace (le maitre d’œuvre de la sonde) ont eu l’idée de se servir de cette pression pour aider à l’orientation de l’engin.

Ce changement de zone d’exploration tous les 3 mois en moyenne ne permet plus de découvrir des exoplanètes ayant de longues périodes (pas assez de temps d’observation).

Kepler doit donc maintenant s’intéresser aux planètes de période courte autour d’étoiles brillantes principalement.

Et elle remplira sa mission avec succès en rajoutant quelques centaines de nouvelles exoplanètes détectées !

Depuis le début de cette année 2018, on constate une baisse de pression anormale dans les réservoirs d’hydrazine (12 kg au départ) permettant le positionnement de la sonde pendant la durée minimum de 3 ans et demi et si possible 6 ans..

Mais il n’y a pas de jauge comme sur un réservoir d’essence dans un véhicule terrestre (en effet on est en absence de gravité, difficile de mettre un flotteur !), on évalue la consommation d’ergol à partir de la pression. Donc le résultat est approximatif, néanmoins, on sait que c’est le début de la fin, on espère que K2 pourra terminer sa 19^ème campagne.

Lors de la détection de cette anomalie on a mis Kepler en « pause » afin de donner la priorité au téléchargement des données stockées à bord sur disque dur avant de reprendre des mesures.

Que se passera-t-il quand il n’y aura plus de carburant ? Le télescope spatial ne pourra plus pointer son antenne vers la Terre, interrompant ainsi les communications.

Avant ce moment, on espère avoir le temps d’envoyer les commandes pour fermer l’émetteur radio à bord (obligatoire).

La fin de mission est envisagée vers fin de cette année ou début 2019 au plus tard.

Mais ce ne sera pas la fin du travail, il faudra des années à tous les scientifiques pour dépouiller les données de Kepler.

On attend avec impatience son successeur comme TESS, lancé en Avril 2018, par exemple.

Malgré toutes ses difficultés Kepler a plus que rempli parfaitement son rôle de détecteur d’exoplanètes, il a effectué un travail remarquable en détectant des milliers de planètes. Il a révolutionné la science des planètes extra solaires.

KEPLER (SUITE) : L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE (AI) AU SERVICE DES EXOPLANÈTES. (11/08/2018)

Les données de Kepler sont tellement riches qu’il devient difficile même pour des groupes de nombreux chercheurs, de les dépouiller complètement.

Aussi certains (notamment C. Shalue de Google AI !) ont fait appel à des programmes d’intelligence artificielle pour « entrainer » des calculateurs aux méthodes de détection d’exoplanètes (transits). En effet les variations de luminosité sont très souvent extrêmement faibles et passent inaperçues à un œil humain…mais pas à un calculateur entrainé à cela.

C’est une méthode connue sous le nom de réseau neuronal qui a commencé à traiter les données de Kepler.

Ce programme a été appliqué notamment à Kepler 90, un système exoplanétaire de 7 planètes situé à 2500 al de nous et dont l’étoile est similaire à la nôtre (type G).

On avait jusqu’à présent détecté 7 planètes autour de cette étoile, et en repassant les données dans ce nouveau programme d’AI, on a découvert un petit pic qui n’avait pas été détecté plus tôt, une huitième planète, rocheuse, Kepler 90i.

Ce qui rend ce système identique au nôtre en ce qui concerne le nombre de planètes. Mais la comparaison s’arrête là.

En fait toutes ces planètes seraient, ramenées à notre Système Solaire à l’intérieur de l’orbite terrestre comme on le voit sur l’image suivante :

Kepler 90i, la nouvelle planète est très proche de son étoile (donc température de surface énorme) de période 14 jours, et 30% plus grosse que la Terre

Mais ce qui est intéressant c’est que l’on voit ici un système planétaire où les petites planètes sont avant les grosses, comme dans notre Système Solaire.

Le même programme a été appliqué à Kepler 80, et bingo ! Une sixième exoplanète de type terrestre a été trouvée.

Donc les programmes d’AI semblent être des outils très prometteurs pour ce genre de détection.

Les chercheurs vont maintenant appliquer ce programme aux dizaines de milliers de données déjà traitées de Kepler pour voir ce qui a été « oublié ».

Éole est le dieu Grec des vents (Aeolus en anglais), et c’est bien normal qu’une mission européenne dédiée à l’étude des vents depuis l’espace porte son nom.

En fait, depuis le sol, on n’a qu’une vue partielle de la distribution des vents (vitesse, direction), on n’a que peu d’informations fiables sur les vents en altitude et peu sur tous les points de la Terre.

Cette mission doit compléter les informations que l’on a à partir de la Terre, surtout au niveau des Tropiques et au-dessus des océans, afin de déterminer notamment les courants d’altitude que sont les jet streams. Elle devrait notamment améliorer les prévisions météo à long terme.

C’est le but de cette « nouvelle » mission de l’ESA, qui en fait, n’est pas si nouvelle que cela, puisqu’elle a plus de 10 années de retard sur le projet initial, le projet ayant été proposé au début des années 2000.

Le cœur du satellite est un très puissant laser couplé à un télescope, dans le système, appelé ALADIN, acronyme pour Atmospheric Laser Doppler Instrument, soit instrument Laser Doppler atmosphérique. Ses informations sont envoyées à un détecteur ultrasensible.

En fait, ALADIN est un LIDAR (light detection and ranging), c’est à dire un radar qui au lieu d’envoyer des ondes radio, envoie des ondes lumineuses, des ultra-violets (UV) dans notre cas.

Aeolus est sur une orbite héliosynchrone à une altitude de l’ordre de 320 km.

Le Laser d’Aeolus, émet des impulsions très courtes vers l’atmosphère et recueille les signaux réfléchis par effet Doppler, et les trie en fonction de leurs fréquences.

La ligne de visée (LOS) est inclinée de 35° par rapport au Nadir (la verticale).

La partie verte de l’image : le remplissage des informations concernant les deux canaux par niveaux d’altitude dans 24 registres différents chacun.

Aladin comprend deux puissants Laser (yttrium-aluminium néodyme ou Nd :YAG) de 100 milli Joules (mJ) qui génèrent des impulsions UV (355 nm) dirigées vers l’atmosphère (avec ou sans nuages). Le rayonnement réfléchi est détecté par le télescope et traité par les détecteurs CCD.

Les mouvements de l’air et/ou des particules vont varier la fréquence du rayonnement qui est comparée alors avec la fréquence d’émission et représente ainsi une mesure des caractéristiques des vents.

On remarque que l’optique du télescope doit pouvoir résister aux impulsions Laser, ce qui a été un vrai défi, notamment en ce qui concerne les revêtements optiques en UV. De nombreux tests ont été effectués par la DLR (Agence Spatiale Allemande) afin de trouver les bons ingrédients.

Ce sont deux sociétés Allemandes (LaserOptik pour les miroirs et revêtements et LayerTec pour les lentilles) qui ont permis d’améliorer cette technologie.

L’atmosphère est composée de molécules de gaz (principalement N2 et O2) ainsi que H2O et des poussières en suspension

La lumière traverse l’atmosphère en rencontrant ces molécules de gaz et elle est diffusée par celles-ci (qui sont du même ordre de grandeur de taille que la longueur d’onde ou même plus petites)

Elle est diffusée par ces molécules (réfléchie dans toutes les directions) de façon dépendante de la longueur d’onde, mais inégale ; plus l (haute fréquence, haute énergie) est courte et plus elle est diffusée (loi en l^-4)

Le bleu est la longueur d’onde la plus courte, le rouge la plus longue (en anglais diffusion : scattering)

Ce phénomène a été expliqué pour la première fois par Lord Rayleigh (professeur de physique à Cambridge) en 1871

L’eau est transparente, alors pourquoi les nuages qui contiennent des particules d’eau et de glace et/ou des poussières sont-ils blancs ?

Bonne question, dans ce cas, la lumière rencontre des particules qui sont beaucoup PLUS GRANDES que la longueur d’onde

La diffusion n’a plus de fréquence privilégiée, le rayonnement a la couleur du soleil : de la lumière ….blanche (mélange de toutes les longueurs d’onde)

Les signaux réfléchis sont dirigés vers deux interféromètres, un de type Fizeau pour le canal Mie et un Fabry-Pérot pour le signal Rayleigh.

Un détecteur CCD spécifique a été développé pour traiter les signaux retour.

Précision de mesure : 2 m/s jusqu’à 2 km d’altitude et 2 à 3 m/s au-delà. Les profils des vents sont moyennés toutes les 7 secondes (correspond à 50 km au sol), les mesures sont répétées toutes les 28 secondes.

Les données sont transmises toutes les 90 minutes à la station Svalbard en Norvège.

C’est Airbus Defence and Space (anciennement Astrium) UK (Stevenage) qui est maitre d’œuvre du satellite de 1,3 tonnes et 16 m d’envergure et Airbus Defence and Space F responsable d’Aladin.

Après 16 années d’attente et de mises au point, le satellite Aeolus est enfin prêt à affronter l’espace.

C’est le CSL (Centre Spatial de Liège) qui a été chargé de tester l’ensemble du satellite.

Il a été placé dans l’énorme cuve à vide Focal-5 (FOCAL = Facility of Optical Calibration at Liège) de 5 m de diamètre et 120 m3 de volume. Cette cuve simule les conditions d’un vol spatial au point de vue vide et température.

Signalons que c’est le CSL qui a aussi testé le satellite Herschel dans l’enceinte de 6,5 m de diamètre et Planck dans la même que pour Aeolus.

Aeolus restera plusieurs semaines dans cette enceinte pour tests. Une fois les conditions environnementales établies, l’instrument Aladin sera mis en route.

Il part ensuite pour Toulouse dernière étape avant son départ pour la Guyane.

Ensuite le satellite doit se rendre à Kourou, en effet il doit être mis à poste à 320 km, grâce à la petite fusée Vega, en principe le 21 Aout. Ses instruments sont tellement sensibles à la pression que l’ESA n’a pas voulu prendre le risque d’un transport en avion au cas où une baisse de pression se produirait.

Il est donc parti sur un bateau d’Airbus et est arrivé début Juillet en Guyane.

À Kourou, en salle blanche, il est rempli de carburant comme on le voit sur la photo ci-jointe.

L’ergol utilisé est l’hydrazine, un produit extrêmement toxique, d’où la tenue « d’astronaute » des techniciens.

Vega est le « petit » lanceur de la gamme des lanceurs proposés par Arianespace.

· Le lanceur lourd Ariane 5 pour mettre un ou deux satellites en orbite géostationnaire (charge 10t)

COSMOLOGIE : LE MODÈLE LE PLUS SIMPLE FAVORISÉ PAR UNE RÉCENTE ÉTUDE. (11/08/2018)

L’IAS et l’INSU viennent de publier une information intéressante concernant les derniers résultats de Planck, qui sont toujours en cours de traitement.

Les dernières données traitées viennent confirmer le modèle standard de la cosmologie actuel et établissent la composition de l’Univers de façon plus précise :

Ces paramètres confortent aussi l’hypothèse de l’inflation au tout début du BB.

En 2013, les résultats de Planck ont mis en évidence pour la première fois un désaccord entre les paramètres cosmologiques déterminés par le fond diffus cosmologique et ceux obtenus en analysant l’abondance des amas de galaxies détectés par Planck.

Celui-ci est confirmé lors de la seconde analyse de Planck en 2015 ainsi que par des analyses indépendantes impliquant l’utilisation du lentillage gravitationnel ou d’amas de galaxies observés dans le domaine des rayons X.

Des chercheurs de l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS-CNRS, Université Paris Sud, OSUPS, CNES) ont montré, à la lumière d’une nouvelle analyse, que le fond diffus cosmologique et l'abondance des amas de galaxies observés par Planck convergent vers le modèle cosmologique standard le plus simple, dominé par la matière noire froide et une constante cosmologique.

Le fond diffus cosmologique et l’abondance des amas de galaxies permettent de mesurer les paramètres cosmologiques aussi bien indépendamment qu’en combinaison. Jusqu’en 2013 et les premiers résultats de Planck, le nombre d’amas de galaxies utilisables pour des analyses cosmologiques était trop faible. Les mesures des paramètres cosmologiques déduites étaient donc entachées de grandes barres d’erreurs et donc peu fiables. En 2013 et grâce à environ 200 amas de galaxies observés par le satellite Planck, une mesure précise des paramètres cosmologique a été possible montrant un désaccord entre les paramètres cosmologiques déterminés par le fond diffus cosmologique et ceux obtenus en analysant l’abondance des amas de galaxies.

Il portait notamment sur la mesure de la densité de matière dans l’univers et sa distribution aux très grandes échelles.

Ce désaccord a été confirmé lors de la second analyse de Planck en 2015, utilisant près de 500 amas de galaxie, ainsi que par des analyses indépendantes basées sur l’utilisation du lentillage gravitationnel ou d’amas de galaxies observés dans le domaine des rayons X.

Une telle différence ne pouvait avoir que deux origines possibles : soit la masse des amas observés était fausse d’un facteur deux, une hypothèse irréaliste étant donné l’état de l’art sur la compréhension des amas de galaxies, soit le désaccord était le signe d’un écart au modèle cosmologique le plus simple.

En 2016, Planck a publié de nouveaux résultats d'analyse du fond diffus cosmologique révisant notamment le paramètre cosmologique lié à la formation des premières étoiles dans l’univers.

Dans une étude parue dans Astronomy & Astrophysics Journal, une équipe de chercheurs de l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS-CNRS, Université Paris Sud, OSUPS, CNES) a effectué une réanalyse approfondie. Elle a utilisé ces nouvelles données dans une analyse complète combinant le fond diffus cosmologique, l’abondance des amas mais aussi leur fonction de corrélation angulaire sur tout le ciel. Cette nouvelle étude montre que le désaccord entre le FDC et les amas de galaxies est fortement réduit.

L’équipe a exploré des écarts au modèle cosmologique le plus simple, comme l'ajout de neutrinos massifs ou une composante d’énergie noire différente de la constante cosmologique.

Cette analyse montre qu'aucune de ces deux extensions au modèle cosmologie « standard » ne permet de résoudre le faible désaccord restant, qui doit encore être étudié et expliqué.

Le modèle cosmologique le plus simple avec l’époque de formation des premières étoiles nouvellement déduite de Planck, qui permet un meilleur accord entre le fond diffus cosmologique et l'abondance des amas de galaxies, semble donc favorisé.

Figure 1 : Carte tout-le-ciel de la distribution des amas de galaxies détectés par Planck superposée à la carte du fond diffus cosmologique. Crédits : Nabila Aghanim

La conclusion est bien que les hypothèses de l’existence de la matière noire et de l’énergie noire sont solidement validées.

Bien entendu aucune information sur ces deux quantités n’est donnée, leur nature reste pour le moment inconnue.

Il ne semble pas nécessaire, comme on l’avait pensé un certain temps, de faire appel à une nouvelle physique.

La constante de Hubble est un peu plus problématique, Planck la donne à 67 km/s/Mpc alors que d’autres mesures comme celles effectuées par le télescope Hubble et Gaia donneraient une valeur de 73 km/s/Mpc.

On peut dire que le différence n’est pas énorme, mais on n’a pas encore trouvé d’explication.

ASTÉROÏDE : LA CHASSE AUX GÉOCROISEURS, LES 20 ANS DU CNEOS. (11/08/2018)

Cela fait maintenant 20 ans que le JPL créa le centre d’étude des géocroiseurs ou CNEOS (Center for Near-Earth Object Studies) suite à diverses fausses alertes spatiales. Don Yeomans en a été longtemps le responsable, maintenant c’est Paul Chodas qui en est le Directeur.

Il travaille en étroite collaboration avec le MPC (Minor Planets Center) bien connu, site officiel de déclaration des objets détectés (astéroïdes et comètes) dans le ciel.

Régulièrement des cartes détaillées du ciel avec ces objets sont publiées et mises à la disposition du public.

Ce graphique représente le nombre cumulatif de géocroiseurs connus (NEA en anglais) en fonction de l’époque de la découverte

La zone orange correspond aux astéroïdes supérieurs à 140 m ; en bleu le total des géocroiseurs comptabilisés.

Les géocroiseurs (NEO) sont des astéroïdes ou des comètes dont l’orbite est amenée à s’approcher de celle de la Terre à moins de 50 millions de km.

Le premier but de ce système d’information est de déterminer le risque d’impact d’un astéroïde ou d’une comète avec la Terre, c’est à dire de mesurer avec précision son orbite et à quelle distance il doit passer près de notre planète.

Différents sites observateurs répartis sur le monde entier envoient leurs données au MPC et les scientifiques du CNEOS en déduisent ensuite les prévisions de rencontre.

C’est le programme « Sentry » (sentinelle en français) qui répertorie les différentes possibilités d’impact sur les cents prochaines années pour les NEO connus. Les potentiellement dangereux sont ajoutés à la liste.

Les programmes d’observation développés par la NASA sont responsables de plus de 90% des découvertes de géocroiseurs.

Il y a maintenant plus de 18.000 géocroiseurs connus et identifiés. On en découvre en moyenne 40 par semaine !!

Vidéo expliquant la position des géocroiseurs durant les dernières 20 années, le film se termine par la position actuelle en Janvier 2018 de ceux-ci.

La sonde Japonaise Hayabusa 2 lancée fin 2014, est arrivée dans l’environnement de Ryugu en Juin 2018, elle s’est mise en orbite vers les 20 km d’altitude et y restera pendant 18 mois approximativement avant de prendre le chemin de retour vers la Terre.

Cet objet 162173 ou 1999 JU3 ou Ryugu, a une dimension de l’ordre de 900 m il fait partie des Apollo et est un astéroïde potentiellement dangereux, il croise donc l’orbite terrestre régulièrement. Il est actuellement à 270 millions de km de nous.

Il est en orbite autour de Ryugu, orbite qui baisse régulièrement afin d’obtenir les photos les plus fines de la surface.

Ryugu pris de 20 km d’altitude le 30 Juin 2018, le carré rouge représente le détail de l’image de droite.

Détail pris de 1 km d’altitude le 7 Aout 2018. En fait la sonde est descendue jusqu’à 850 m ! Le pixel est inférieur à 50 cm. Une autre photo du sol.

Crédit de ces deux images : JAXA, University Tokyo, Koichi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST.

Après cette descente, Hayabusa est remonté sur une orbite plus éloignée et plus sure.

On remarque tout de suite la forme bizarre de cet astéroïde, il ressemble à un dé qu’utilisent les jeunes lors de leurs jeux de rôle, presque un octaèdre.

La surface est parsemée de blocs de « rochers » du genre « rubble pile » utilisé par nos amis anglo saxons.

Maintenant les chercheurs Japonais vont se mettre en chasse d’un endroit relativement plan pour poser début 2019, ses petits robots, le robot Mascot du CNES et déterminer la zone optimale du prélèvement de surface. Avant le retour sur Terre, pour récupération de la précieuse capsule en 2020.

Les différentes images de Titan prises au cours de la longue mission Cassini avec la caméra VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) ont été récemment retraitées et améliorées par les scientifiques de la mission.

Tout cela pour aboutir à ces six photos (dans le spectre IR) mises à la disposition du public.

Les photos de Titan en lumière visible sont évidemment bien différentes, voir par exemple celle-ci.

Le brouillard d’aérosols obscurcit toute la surface. On avait procédé il y a quelques temps aussi à un montage de différentes vues de Titan, mais moins bien réussi comme on peut le voir ici. C’est à partir de ce travail que l’on a obtenu les nouvelles images.

VU D’EN HAUT : LA SÈCHERESSE DE L’ÉTÉ 2018 VUE DE L’ESPACE. (11/08/2018)

Cet été 2018, l’Europe a particulièrement souffert d’une période canicule accompagnée d’une période de sécheresse (drought en anglais).


L’Europe vu d’en haut le 28 Juin 2018	Et un mois plus tard le 25 Juillet 2018 (ESA)

Cela se voit particulièrement bien de l’espace. En particulier sur ce petit film de l’ESA

Spirales croisées, arrangement régulier des feuilles le long des tiges, organisation des écailles de pommes de pin… Les végétaux fabriquent des géométries complexes qui fascinent depuis longtemps. Aujourd’hui, des chercheurs commencent à comprendre les mécanismes biologiques qui produisent ces motifs géométriques.

Haut lieu de l’histoire de l’informatique, Bletchley Park est aussi empreint de son passé militaire durant la Seconde Guerre mondiale.

Alors que le candidat favori pour expliquer la masse cachée de l’Univers est en perte de vitesse, celui qui porte le nom d’axion gagne en popularité. Dédiée à sa recherche, l’expérience ADMX a franchi une étape décisive : sa sensibilité lui permet désormais de traquer cette particule invisible.

Je suis sûr que vous en avez entendu parler, mais que vous ne la connaissez pas :

Figure dominante de l’école allemande d’algèbre à Göttingen durant les années 1920-1933, Emmy Noether a aussi marqué le développement de la physique théorique en démontrant qu’à toute symétrie continue d’un système physique correspond une grandeur conservée.

LES MAGAZINES CONSEILLÉS :.L’ASTRONOMIE UN NUMÉRO D’ÉTÉ EXCEPTIONNEL. (11/08/2018)

Le numéro de Juillet Aout 2018 publié par nos amis de la SAF est consacré presque exclusivement aux planètes de notre Système Solaire.

Le magazine l’Astronomie est édité par la Société astronomique de France, fondée en 1887, reconnue d’utilité publique en 1897, agréée association nationale de jeunesse et d’éducation populaire.

Et un zoom sur les dernières cartes publiées par Gaia par Catherine Turon et Frederic Arenou.