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Tag: astrophysique

  • [Week-end] La chasse aux quasars les plus anciens de l’Univers

    [Week-end] La chasse aux quasars les plus anciens de l’Univers

    Des quasars, on en connaît beaucoup. Mais des très éloignés, formés il y a très longtemps et dont la lumière ne nous parvient qu’aujourd’hui, c’est plus rare. On en connaissait 9 présents dès 770 millions d’années après le Big Bang, soit l’aube de l’Univers (qui a 13,8 milliards d’années). Le premier présent si tôt a été découvert en 2011. Le télescope spatial Euclid en ajoute 12. Ils font partie des 31 nouveaux quasars découverts depuis le début de ses relevés en février 2024 et publiés dans Astronomy & Astrophysics. « Cela va révolutionner le champ d’étude de ces objets, souligne Stéphanie Escoffier, spécialiste de cosmologie au Centre de physique des particules de Marseille et coautrice de l’étude. Nous allons pouvoir étudier des populations. » « Cela montre aussi que nos méthodes pour pré-sélectionner des candidats quasars potentiels fonctionnent bien. C’est prometteur pour la suite », ajoute Roser Pello, astronome au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille et coautrice de l’étude également.

    Découverts dans les années 1960, les quasars sont des objets ultra-brillants et très ponctuels. Ce qui permet de les voir même s’ils sont très loin dans l’Univers, donc formés il y a très longtemps. Cette émission de lumière est due à l’accrétion de matière par un trou noir central supermassif –c’est-à-dire sa masse vaut des centaines de millions de fois celle de notre soleil. « Ce sont des monstres », souligne Roser Pello. Mais des monstres méconnus. « Leur mécanisme de formation pose encore des questions, ajoute la chercheuse. En connaître plus et analyser leur environnement peut fournir des indices. »

    Limite d’âge

    Seulement, les observer si loin –donc si tôt dans la formation de l’Univers– interroge. « Même si le télescope spatial James Webb avait déjà fourni quelques indices », admet Roser Pello. Comment peuvent-ils s’être formés si tôt ? Les modèles ne le prévoient pas. « Il leur faut énormément de matière à absorber, poursuit la chercheuse. Où la trouvent-ils ? » « Cela voudrait dire qu’ils sont dans des galaxies massives formant beaucoup d’étoiles », ajoute Stéphanie Escoffier. Ce que semble confirmer une étude menée sur un des quasars les plus anciens découverts par Euclid, montrant qu’il est au cœur d’une galaxie riche en poussière et en gaz où de nouvelles étoiles se forment à un rythme effréné.

    Trouver quelques quasars dans le premier milliard d’années de l’Univers, cela passe encore. « Si cela reste des exceptions, ce n’est pas un problème », admet Roser Pello. Mais si Euclid en découvre plusieurs dizaines, « cela va commencer à poser problème et nous obligera peut-être à revoir nos modèles », poursuit la chercheuse. Le télescope pourrait même en trouver des plus anciens. « C’est même très probable », estime Stéphanie Escoffier. En 2019, une étude prédisait que nous pourrions en trouver dès 630 millions d’années après le Big Bang.

    REPÈRES

    Euclid

    Ce télescope européen mis en orbite autour de la Terre en 2023 a pour tâche principale d’étudier l’origine de l’accélération de l’Univers. Il observe les galaxies dans la lumière visible et le proche infrarouge (entre 550 et 2 000 nm). Mais il a aussi des tâches secondaires, comme observer les quasars.

    Quasar

    Ce mot-valise, abréviation de « quasi-stellar » (presque des étoiles), désigne des objets très brillants et ponctuels dans l’Univers. Ils sont le fruit du rayonnement d’un trou noir supermassif de plusieurs centaines de millions de fois la masse du soleil.

    7,77

    C’est le « décalage vers le rouge » du quasar le plus éloigné observé par Euclid, et le plus éloigné connu à ce jour. Cette grandeur signifie qu’il est apparu au cours des 660 premiers millions d’années (Ma) de l’Univers – soit environ 10 Ma plus tôt que le précédent record.

  • [Entretien] Roser Pello : « Les quasars ont peut-être eu un rôle plus important dans la réionisation »

    [Entretien] Roser Pello : « Les quasars ont peut-être eu un rôle plus important dans la réionisation »

    La Marseillaise : Euclid a découvert 12 nouveaux quasars présents 770 millions d’années après le Big Bang –soit très tôt après la formation de l’Univers. Que va-t-on étudier à leur sujet ?

    Roser Pello : Une des premières choses que les astrophysiciens voudront étudier est leur contribution à la réionisation de l’Univers. Car ces quasars se trouvent dans cette période qui se termine environ un milliard d’années après le Big Bang. Sa date de début n’est pas claire. Elle intervient après les « âges sombres » : quand l’Univers était composé essentiellement de matière sombre, d’atomes d’hydrogène et d’hélium, sans étoile ni galaxie pour l’éclairer. La réionisation se produit justement après la formation des premières étoiles, galaxies et quasars qui, via les photons émis, font retourner l’hydrogène sous sa forme d’ion.

    Qu’imaginait-on du rôle des quasars dans cette réionisation ?

    R.P. : On le pensait anecdotique par rapport à celui des premières étoiles et galaxies –petites mais nombreuses– considérées comme les principales contributrices. Mais si nous commençons à trouver beaucoup de quasars à cette époque, cela signifie peut-être que leur rôle est plus important que nous le pensions.

    Comment va-t-on faire ?

    R.P. : Il faut construire une fonction de luminosité : déterminer, pour chaque tranche d’Univers à mesure qu’on se rapproche du Big Bang, combien de quasars on trouve pour telle ou telle luminosité. Cela permettra de définir le potentiel ionisant de cette population de quasars et de le comparer à celui des étoiles et des galaxies.

    Propos recueillis par X.B.

  • Des milliers de regards tournés vers le ciel pour admirer l’éclipse

    Des milliers de regards tournés vers le ciel pour admirer l’éclipse

    « Ça commence ! » Il est 19h30 au stade nautique Florence-Arthaud quand les milliers de spectateurs se munissent de leurs lunettes spéciales éclipse. Un rendez-vous astronomique rare qu’Emmanuelle et Maxence attendaient depuis très longtemps. Mère et fils ont acheté leurs lunettes il y a déjà deux mois : « On se dit qu’on a rendez-vous avec l’histoire », s’émerveille Emmanuelle. « J’avais hâte. Je n’ai pas l’habitude de voir ça ! », sourit le jeune garçon, subjugué par l’évènement.

    Il est 20h25 quand l’éclipse atteint son maximum, sous les applaudissements du public.
    « C’était mon moment préféré ! », s’exclame Lina, 10 ans, en vacances à Marseille avec ses parents. Sa mère Djanane se réjouit d’avoir passé « un beau moment en famille », même si elle regrette que « l’éclipse ne soit que partielle ».

    Partage entre novices

    et passionnés

    Cette soirée est aussi l’occasion pour les astronomes amateurs de transmettre leurs connaissances. « Je donne quelques explications sur la vraie couleur du soleil, à savoir plutôt blanc que jaune », précise Pascal Benalloul, membre de l’association marseillaise Andromède. Il nous donne rendez-vous l’année prochaine pour une nouvelle éclipse : « Il faudra qu’on se retrouve au Maghreb ! » Car le soleil n’a pas de frontière.

    Andréa Goyard-de Castro et Clara Gazel

  • [Entretien] Guillaume Hébrard, CNRS : « C’est impressionnant de voir la nuit tomber en plein jour »

    [Entretien] Guillaume Hébrard, CNRS : « C’est impressionnant de voir la nuit tomber en plein jour »

    La Marseillaise : Comment fonctionne le phénomène des éclipses ?

    Guillaume Hébrard : Il y a deux types d’éclipses : les éclipses de Soleil et les éclipses de Lune. Par une coïncidence extraordinaire, la Lune est 400 fois plus petite que le Soleil et est également 400 fois plus proche. Donc, dans le ciel, le Soleil et la Lune ont des tailles apparentes. Les éclipses de Soleil sont les plus impressionnantes. Elles se produisent quand la Lune passe exactement entre le Soleil et la Terre et masque alors le Soleil du point de vue de la Terre. C’est ce qui va se passer ce 12 août. Une éclipse de Lune se produit quand la Terre se trouve pile entre la Lune et le Soleil, l’ombre de la Terre se projette alors sur la Lune. Les éclipses de Soleil et de Lune se produisent à peu près au même moment : après l’éclipse de Soleil le 12 août, on aura une éclipse de Lune le 28 août au matin, entre 4h30 et 7h.

    L’éclipse solaire du 12 août est présentée comme la plus marquante depuis 1999. Qu’est-ce qui la rend si particulière ?

    G.H. : Les éclipses de Lune sont observables depuis beaucoup de régions sur Terre, tandis que les éclipses de Soleil ne sont observables que sur un endroit restreint, parce que l’ombre projetée de la Lune sur la Terre est seulement de quelques centaines de kilomètres. Ainsi, à un endroit donné sur Terre, ce genre d’éclipse est rare. L’éclipse du 12 août ne sera totale que dans quelques régions : au Groenland, en Islande et en Espagne. Des éclipses de Lune et de Soleil, il y en a tous les six mois, mais en France métropolitaine précisément, la dernière éclipse totale était en 1999 et la prochaine sera en 2081.

    Comment observer l’éclipse de ce mercredi soir ?

    G.H. : Personnellement, j’irais l’observer en Espagne. L’éclipse du 12 août en Provence ne sera pas totale mais, avec 96% du Soleil masqué, ça restera très impressionnant. Le Soleil se couchera encore partiellement éclipsé, donc pour l’observer, il faut que le ciel soit dégagé au niveau de l’horizon ouest. Observer l’éclipse directement à l’œil nu, c’est très dangereux. Le Soleil n’est pas plus dangereux pendant une éclipse, mais on est plus tenté de le regarder directement. Pour se protéger les yeux, il existe des lunettes d’éclipses, on en trouve un peu partout, pour un ou deux euros.

    Les éclipses ont-elles, aujourd’hui encore, un intérêt scientifique important ?

    G.H. : Les éclipses ont beaucoup été utilisées dans le passé pour mesurer les distances dans le Système solaire. Maintenant, elles sont moins importantes en termes de recherche mais il reste plein d’intérêts scientifiques. Notamment l’étude de l’environnement très proche du Soleil : la chromosphère. On l’a découverte pendant les éclipses, et on ne pouvait l’observer que pendant celles-ci. Maintenant, on arrive à faire des éclipses artificielles avec un instrument inventé par l’astronome français Bernard Lyot, il y a un siècle : un coronographe. Ça consiste à mettre un disque dans le télescope, juste devant la position du Soleil. Par ailleurs, avec l’Observatoire de Haute-Provence, pendant une éclipse de Lune, on a observé la lumière du Soleil qui se réfléchissait sur la Lune après qu’elle ait traversé l’atmosphère de la Terre. Cela nous a permis d’étudier l’atmosphère de la Terre. Ça sert dans mon domaine d’étude, où on utilise la même méthode pour étudier l’atmosphère des planètes extrasolaires, mais avec une étoile différente du Soleil.

    Qu’est-ce qui vous intéresse personnellement dans le phénomène des éclipses ?

    G.H. : C’est impressionnant de voir la nuit tomber en plein jour. Une éclipse, c’est un phénomène astronomique mais aussi historique et sociétal : ça me plaît beaucoup que des millions de personnes partagent, au même moment, un phénomène naturel et astronomique qui est si beau. Aussi, les éclipses ont longtemps effrayé avant d’être comprises. Alors, je trouve qu’elles illustrent bien la démarche scientifique, qui est de comprendre la nature qui nous entoure. Qu’elle n’est pas régie par le hasard mais possède des lois physiques et naturelles qui nous sont accessibles.

    Entretien réalisé par Andréa Goyard de Castro

  • Près de trois siècles d’éclipses solaires racontées dans les archives

    Près de trois siècles d’éclipses solaires racontées dans les archives

    « Oh, il a amené des lunettes ! » À l’entrée de l’auditorium de la bibliothèque de l’Alcazar, Martine ne cache pas son enthousiasme. À ses côtés, Ghislaine lui répond : « Je suis allée acheter les miennes à l’Observatoire. On m’a dit de bien faire attention à ne pas les rayer et à ne pas les déballer avant le jour J ». Comme elles, une soixantaine de curieux ont rempli la salle pour assister à la conférence de Michel Marcelin consacrée aux « 300 ans d’éclipses solaires à Marseille ».

    D’emblée, l’astrophysicien du Laboratoire d’astrophysique de Marseille, ramène le phénomène à l’échelle de la cité phocéenne. « Si on considère la Terre comme un ballon de football et la Lune comme une balle de ping-pong à l’autre bout de la pièce, le Soleil est une montgolfière au niveau du Mucem ou à l’entrée du Vieux-Port », schématise-t-il. Une comparaison qui aide à comprendre pourquoi, ce mercredi, l’éclipse ne sera que partielle à Marseille. « La Lune cachera 96% du Soleil. Si vous voulez la voir totale, il faut aller en Espagne. Mais ici, 4% du Soleil sera visible », souligne-t-il.

    Pourquoi un tel spectacle reste-t-il si rare ? Parce que l’orbite de la Lune est inclinée de cinq degrés par rapport à celle de la Terre autour du Soleil. « Ça suffit pour qu’elle passe parfois au-dessus ou au-dessous », résume Michel Marcelin. Rare, au point que Marseille n’a connu qu’une seule éclipse totale en trois siècles : le 8 juillet 1842.

    Ce jour-là, Benjamin Valz, directeur de l’Observatoire de Marseille, observe le phénomène depuis les Accoules tandis que Jean-Jacques Blanpain s’installe aux Aygalades. Les notes de Benjamin Valz, conservées aux archives départementales, ont permis à Michel Marcelin de retracer cette journée. L’éclipse n’a duré que deux minutes. L’astrophysicien décrit notamment les célèbres « grains de Baily », ces perles lumineuses provoquées par le relief de la Lune au moment où le Soleil réapparaît. « Si vous êtes en Espagne, peut-être pourrez-vous les voir », glisse-t-il.

    Prochaine éclipse totale en 2081

    Au fil des cartes et des photographies, l’astrophysicien rappelle que Marseille a connu de nombreuses éclipses partielles, notamment celle de 1961, lorsque le Soleil avait été masqué à 99,9%. La dernière éclipse totale visible en France remonte, elle, au 11 août 1999. La prochaine n’est attendue qu’en 2081, mais elle ne sera encore que partielle à Marseille.

    Dans le public, l’histoire nourrit déjà l’impatience. « Ça sera ma première éclipse à 75 ans », confie Ghislaine, qui prévoit de suivre les conseils de Michel Marcelin et d’aller observer le phénomène au stade nautique Florence-Artaud. Zohra, venue préparer ce moment avec sa fille de 11 ans, repart « plus futée que jamais » après avoir découvert que les éclipses étaient bien plus fréquentes qu’elle ne l’imaginait. Hélène, qui avait déjà assisté à celle de 1999 en Normandie, espère cette fois « partager ce moment exceptionnel avec toute [s]a famille ».

    Ce mercredi, l’Académie des sciences, lettres et arts de Marseille accueille le public dès 18h au stade nautique Florence-Artaud. Des lunettes spéciales éclipse seront distribuées gratuitement. Michel Marcelin y commentera en direct le phénomène, tandis qu’une vingtaine d’astronomes amateurs accompagneront les observations.

    Trois siècles après les premiers récits conservés à Marseille, une nouvelle page d’histoire s’apprête à s’écrire, les yeux tournés vers le ciel.

  • [C’est l’été] Préparer l’éclipse solaire à la bibliothèque de l’Alcazar à Marseille

    [C’est l’été] Préparer l’éclipse solaire à la bibliothèque de l’Alcazar à Marseille

    à partir de 18h, dans l’auditorium de la bibliothèque régionale située quartier Belsunce, ce mercredi 29 juillet, Michel Marcellin, astrophysicien, évoquera les éclipses qui ont eu lieu à Marseille au XVIIIe et XIXe siècle. Le scientifique précisera également quels sont les bons gestes à respecter pour observer celle qui va avoir lieu en 2026 en toute sécurité.

    Sur inscription à www.academie-sla-marseille.fr

  • [Entretien] Harrison Agrusa : « La mission MMX est la première dédiée à observer les lunes de Mars »

    [Entretien] Harrison Agrusa : « La mission MMX est la première dédiée à observer les lunes de Mars »

    La Marseillaise : Vous participez à la mission Martian Moons Exploration (MMX) qui devrait partir cette année. Quel est l’objectif ?

    Harrison Agrusa : Le but principal est d’étudier comment se sont formées les deux lunes de Mars : Phobos et Déimos. Elles restent très peu explorées. Certaines missions martiennes sont passées à proximité et ont offert de belles images. Mais c’est tout ce que nous avons. Aucune mission n’a jamais été lancée spécialement pour les étudier. MMX est la première.

    Comment se seraient-elles formées ?

    H.A. : Il pourrait s’agir d’astéroïdes « capturés » par Mars : alors qu’ils passaient à proximité, la planète les aurait attirés suffisamment pour les faire entrer en orbite autour d’elle. Je n’y crois pas. Il est peu probable que deux astéroïdes capturés au hasard aient des orbites circulaires et dans le même plan comme Phobos et Déimos. Il est plus probable qu’elles se soient formées à partir d’un disque de débris rocheux issus d’un impact avec Mars.

    La dislocation de Phobos simulée dans votre étude pourrait générer un nouveau disque de débris
    à partir duquel elle pourrait se reformer…

    H.A. : Tout à fait. Il pourrait s’agir d’un phénomène cyclique. Phobos serait alors une énième génération de lune. Mais chaque génération serait plus petite que la précédente en raison d’une perte de matière à chaque fois. Il arriverait un moment où la lune serait si petite que les forces de marée exercées par Mars deviendraient trop faibles, la réduction de l’orbite trop lente et les dislocations successives s’arrêteraient.

  • [Sciences] Comment Mars va perdre une de ses lunes

    [Sciences] Comment Mars va perdre une de ses lunes

    Le cas de Phobos est sans espoir. Ses jours sont comptés. En effet, la manière avec laquelle la plus grosse lune de Mars orbite autour de la planète rouge fait que celle-ci l’attire inexorablement. Phobos finira pas s’y écraser ou par être disloquée par les forces de marée exercées par la planète. « La question qui subsiste est quand et comment cette fin aura lieu », souligne Harrison Agrusa, post-doctorant du Centre national d’études spatiales au Laboratoire Lagrange de l’Observatoire de la Côte d’Azur. Avec son collègue Patrick Michel, du même laboratoire, il montre dans un article d’Astronomy & Astrophysics que cette fin pourrait intervenir plus tôt que prévu : dès que son orbite aura atteint 7 500 kilomètres (km) par rapport au centre de Mars, soit 2,2 rayons martiens, contre 9 000 km aujourd’hui. Les précédentes études envisageaient plutôt ce destin fatal vers 1,6 rayon martien.

    Mais ce n’est pas tout : la destruction pourrait ne pas se produire exactement comme les modèles le prédisaient. « Ils misaient principalement sur les forces de marée », résume Harrison Agrusa. La lune finirait par se disloquer sous l’effet des déformations provoquées par l’attraction de Mars. Mais Phobos pourrait bien s’autodétruire : à une certaine distance de Mars, les forces qui s’exercent sur la lune permettraient à des roches de s’échapper. Elles s’éloigneraient alors de Phobos tout en restant sur la même orbite et finiraient un jour par la recroiser et l’impacter, éjectant de nouveaux rochers. « Cela créerait un effet en cascade entraînant la destruction de Phobos par elle-même », décrit le chercheur.

    Amas de roches

    Ce nouveau destin probable de Phobos est le fruit de nouvelles simulations numériques prenant en compte ce que l’on a appris des missions spatiales vers des astéroïdes : ceux-ci ne sont pas faits d’un seul bloc monolithique mais d’un amas de rochers sans grande cohésion. « Ces vingt dernières années, il y a eu un renversement dans la manière de voir les astéroïdes, admet Harrison Agrusa. Nous nous sommes rendu compte qu’ils étaient moins solides que nous le pensions. »

    Mais Phobos est un satellite naturel, comme notre Lune. Pourquoi aurait-il une structure semblable à celle d’un astéroïde ? « Il s’est probablement formé à partir d’un anneau de petits rochers gravitant autour de Mars, explique Harrison Agrusa. Dans ce cas, je ne vois pas pourquoi il formerait un bloc solide et monolithique. »

    Pour trancher, il faudra attendre la mission japonaise Martian Moons Exploration dont le départ est prévu cette année. En allant observer Phobos, elle offrira des images d’une résolution inégalée et des mesures inédites. Il est même prévu qu’un robot s’y pose. Le scénario de la mort de Phobos se précisera alors. Dans tous les cas, nous ne serons pas là pour l’observer : elle ne devrait pas intervenir avant 20 à 80 millions d’années.

    REPÈRES

    Phobos

    C’est le plus grand des deux satellites naturels de Mars –l’autre s’appelle Déimos. Son orbite est sub-synchrone : il met moins de temps à faire le tour de Mars (7h39) qu’il n’en faut à Mars pour faire un tour sur elle-même (24h36). Résultat : Phobos se rapproche inexorablement de Mars.

    Limite de Roche

    C’est la distance théorique en dessous de laquelle un satellite naturel commencerait à se disloquer sous l’action des forces de marée causées par la planète autour de laquelle il orbite.

    MMX

    La mission japonaise « Martian Moons Exploration » enverra cette année une sonde vers les deux lunes de Mars pour faire des mesures de gravité, de topographie et de compositions minéralogique et élémentaire. Un rover franco-allemand -Idefix- se posera sur Phobos pour réaliser des mesures. Des échantillons seront prélevés et ramenés sur Terre en 2031.

  • Maxime Pineau : « Les volcans de boue peuvent aussi être des cibles pour l’astrobiologie »

    Maxime Pineau : « Les volcans de boue peuvent aussi être des cibles pour l’astrobiologie »

    La Marseillaise : Les volcans de boue identifiés sur Mars se seraient formés par la remontée de matériaux issus de réservoirs enfouis. Ces réservoirs existent-ils toujours ?

    Maxime Pineau : Nous l’ignorons. Nous aimerions utiliser d’autres données pour obtenir une visualisation 3D de ces réservoirs. L’existence de réservoirs dans la croûte martienne n’est pas nouvelle : nous savions qu’il y en a eu et qu’il en existe peut-être encore. Mais nous n’en avions jamais vu de trace là où nous avons identifié les volcans de boue. Et surtout, nous ne savions pas de quoi ils étaient faits.

    Ces volcans peuvent-ils nous renseigner sur l’existence potentielle de vie sur Mars ?

    M.P. : Oui, ils peuvent être des cibles d’intérêt pour l’astrobiologie. Ils pourraient faire remonter des traces d’une vie potentielle –des « biosignatures »- qui n’auraient pas été dégradées par les radiations ou des températures élevées. Enfin, ils ont fait remonter de la silice hydratée. Or la silice peut piéger et protéger des biosignatures. Mais pour les étudier, il faudrait y aller.

    Les robots présents sur Mars le pourraient-ils ?

    M.P. : Non, les robots américains Curiosity et Perseverance ne sont pas là où nous avons identifié les volcans de boue dans notre étude, dans les plaines du nord. La Chine a posé un robot –Zhurong– dans l’hémisphère nord en 2021. Il n’a pas résisté au climat martien et était à court de batterie. Mais peut-être aura-t-il un successeur. Et le robot européen Exomars pourrait se poser à un endroit intéressant. Mais son départ est incertain.