Paris, 28 mars 2012

Des milliards de planètes rocheuses dans la "zone habitable" autour de naines rouges dans la Voie Lactée
Un nouveau résultat obtenu par l'instrument "chasseur de planètes" HARPS de l'ESO montre que les planètes un peu plus grosses que la Terre sont très communes dans la zone habitable autour d'étoiles rouges de faible luminosité. L'équipe internationale qui a conduit cette recherche estime qu'il y a des dizaines de milliards de planètes de ce type, rien que dans Voie Lactée et probablement une centaine dans le voisinage immédiat du Soleil. Il s'agit là de la première mesure directe de la fréquence des super-Terres autour des naines rouges, qui représentent 80% des étoiles de la Voie Lactée. De nombreux chercheurs français ont participé à ces travaux dont la majorité sont issus de l'Institut de planétologie et astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier).
Cette première estimation directe du nombre de planètes peu massives autour des étoiles de type naine rouge vient d'être annoncée par une équipe internationale qui a utilisé des observations faites avec le spectrographe HARPS sur le télescope de 3,60 mètres à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili [1]. Une annonce récente (eso1204), montrant que les planètes étaient omniprésentes dans notre galaxie, avait été réalisée à partir d'une méthode différente qui ne permettait pas de détecter cette importante classe d'exoplanètes.
L'équipe d'HARPS a recherché des exoplanètes en orbite autour de la catégorie d'étoiles la plus commune de la Voie Lactée – les naines rouges (aussi appelées les naines M [2]). Ces étoiles sont faibles et froides comparées au Soleil, mais elles sont très communes et ont une longue durée de vie ; elles représentent 80% de toutes les étoiles de la Voie Lactée.

"Nos nouvelles observations avec HARPS signifient qu'environ 40% de toutes les naines rouges ont une super-Terre en orbite dans leur zone habitable, là où l'eau liquide peut exister à la surface de la planète," explique Xavier Bonfils (IPAG, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble, France), le responsable de l'équipe. "Le fait que les naines rouges soient si communes – on en compte environ 160 milliards dans la Voie Lactée-  nous a conduit à l'étonnant résultat qu'il y a des dizaines de milliards de planètes de ce type rien que dans notre galaxie".
L'équipe HARPS a sondé un échantillon de 102 naines rouges choisi avec soin dans le ciel austral pendant une période de six ans. Au total neuf super-Terres (planètes dont la masse est comprise entre une et dix fois celle de la Terre) ont été trouvées, dont deux se trouvaient dans la zone habitable des étoiles Gliese 581 (eso0915) et Gliese 667 C. Les astronomes ont pu estimer la masse de ces planètes et leur distance par rapport à l'étoile autour de laquelle elles sont en orbite.

En combinant toutes les données, incluant les observations d'étoiles qui n'ont pas de planète, et en regardant la fraction de planètes existantes qui a pu être découverte, cette équipe a été capable de comprendre à quel point il était commun de trouver différentes sortes de planètes autour des naines rouges. Ils ont trouvé que la fréquence de la présence de super-Terres [3] dans la zone habitable est de 41% avec une marge allant de 28% à 95%.
Par ailleurs, les planètes plus massives, semblables à Jupiter et à Saturne dans notre Système Solaire, se sont révélées être rares autour des naines rouges. Moins de 12% des naines rouges auraient des planètes géantes (avec une masse comprise entre 100 et 1000 fois celle de la Terre).
Comme il y a beaucoup de naines rouges proches du Soleil, cette nouvelle estimation signifie qu'il y a probablement environ une centaine de super-Terres dans la zone habitable d'étoiles situées dans le voisinage du Soleil, à une distance inférieure à environ 30 années-lumière [4]
"La zone habitable autour des naines rouges, là où le niveau de température permet l'existence d'eau liquide à la surface, est bien plus proche de l'étoile que ne l'est la Terre du Soleil," précise Stéphane Udry (de l'Observatoire de Genève et membre de l'équipe). "Mais, les naines rouges sont connues pour être sujettes aux éruptions stellaires qui peuvent plonger la planète dans un flot de rayons X ou de radiation ultraviolette, rendant la vie moins probable dans cette zone."

Une des planètes découvertes dans le sondage des naines rouges d'HARPS est Gliese 667Cc [5]. C'est la seconde planète de ce système d'étoiles triple (voir eso0939 pour la première) et elle semble se trouver à proximité du centre de la zone habitable. Bien que cette planète soit plus de quatre fois plus massive que la Terre, il s'agit de la plus proche sœur de la Terre trouvée à ce jour. Elle dispose très certainement des bonnes conditions pour que de l'eau liquide existe à sa surface. C'est la seconde planète de type super-Terres découverte dans la zone habitable d'une naine rouge au cours de ce sondage d'HARPS, après Gliese 581d, dont la détection a été annoncée en 2007 et confirmée en 2009.
"Maintenant que nous savons qu'il y a de nombreuses super-terres autour de naines rouges proches, nous devons en identifier plus en utilisant HARPS et les futurs instruments. Quelques une de ces planètes doivent passer devant leur étoile au cours de leur orbite – cette perspective ouvre la possibilité d'étudier leur atmosphère et de rechercher des signes de vie", conclut Xavier Delfosse, un autre membre de l'équipe (eso1210).

Plus d'informations
L'année 2012 marque le 50e anniversaire de la création de l'Observatoire Européen Austral (ESO). L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 40 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera "l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel".

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Casseurs d'atomes : un pas de plus vers le Big Bang

Les Casseurs d'atomes, plus communément appelés Accélérateurs, sont les outils de tous les jours de nombreux physiciens des particules qui sondent la matière infiniment petite. Il y a de ça un peu plus d'un siècle, en 1894, Albert Michelson - qui étudia le comportement de la lumière - n'aurait jamais imaginé se retrouver devant un monde incroyablement plus complexe qu'il l'aurait cru lorsqu'il déclara que tout ce qu'il restait à faire en physique était de déterminer jusqu'à la sixième décimale les valeurs connues en ce temps là. Il ne se doutait pas que la structure entière de la physique serait complètement révolutionnée dans les 20 années qui allaient suivre. Les premiers accélérateurs sont apparus au début du 20e siècle et ce qui fut dévoilé au fil des années a permis de construire un modèle théorique cohérent, le Modèle Standard (MS). Les particules prédites par ce modèle furent presque toutes observées, les prédictions sur leur comportement furent testées, mais effectivement le plus important manquait et manque toujours. Le boson de Higgs, auquel est associé le champs de Higgs qui permet à toutes les particules d'acquérir une masse, reste encore aujourd'hui inobservé. Les expériences du futur nous permettront de vérifier si cette particule existe vraiment, et si d'autres modèles théoriques au-delà du MS sont viables i.e. la Super Symétrie, l'existence de dimensions supplémentaires. Il faut toutefois garder les pieds sur terre, ou peut-être pas, car la physique des particules aux accélérateurs, résumé sur l'échelle universelle du temps depuis le Big Bang jusqu' aujourd'hui, ne correspond qu'à un tout petit pas. Le terrain à défricher reste encore énorme, et les Casseurs d'atomes joueront un rôle clef dans la compréhension de cet Univers de l'infiniment petit. Je tenterai donc, dans cette présentation, de faire un survol historique de la théorie, des accélérateurs, des découvertes et de parler du futur de la physique aux accélérateurs.

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Échanges de données et observatoire virtuel

Le Centre de Données astronomiques de Strasbourg (CDS) est au tout premier rang des équipes qui, au niveau mondial, organisent un accès de plus en plus efficace et transparent à la grande variété des archives d'observations astronomiques obtenues au sol ou dans l'espace, mais aussi des bases de données et systèmes d'information bibliographique, distribués sur toute la planète, et accessibles à travers les réseaux informatiques.

Cette activité connaît maintenant des développements spectaculaires sous le nom d'Observatoire Virtuel. L'objectif est de fournir à l'astronome professionnel (ou amateur), à travers les réseaux informatiques, l'accès aux outils les plus performants d'exploration de l'Univers astronomique, en faisant appel au très vaste ensemble d'observations et d'archives de référence résultant des grands relevés systématiques du ciel, à différentes longueurs d'onde et différentes époques, actuellement en cours ou en projet.

L'utilisation des archives n'est certes pas une nouveauté dans une science d'observation comme l'astronomie pour laquelle la variabilité des phénomènes, dans le temps et dans l'espace, peut donner une importance clef à des observations anciennes, même si celles-ci sont de moindre qualité que celles produites par les détecteurs plus modernes. Pourtant, le nouveau défi à relever apparaît considérable : c'est par centaines de téraoctets (un téraoctet = mille milliards de caractères) que se comptent les flux de données que vont produire les grands télescopes qui observent systématiquement le ciel (ou une partie du ciel) en plusieurs couleurs, plusieurs longueurs d'onde.

Les exemples de programme scientifiques envisagés dès maintenant sont très variés : un recensement systématique des noyaux actifs de galaxies --des objets si brillants qu'ils permettent de sonder l'Univers à échelle cosmologique, dans le temps et dans l'espace ; l'étude de la structure et de la distribution à grande échelle des amas de galaxies ; ou encore, la "Galaxie digitale", un projet d'étude globale de l'ensemble des populations d'étoiles constituant notre Galaxie.

La mise en place d'un Observatoire Virtuel au niveau mondial nécessite un effort important de recherche et de développement, et la mise en place de nouvelles synergies au sein de la communauté astronomique et avec les disciplines voisines. Le partenariat, dans cette entreprise, avec les spécialistes des technologies de l'information, et des méthodologies statistiques permettra de développer des nouveaux outils qui seront éventuellement utiles dans d'autres contextes ou pour d'autres sciences.

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Les neutrinos dans l'Univers

Notre corps humain contient environ 20 millions de neutrinos issus du big bang, émet quelques milliers de neutrinos liés à sa radioactivité naturelle. Traversé en permanence par 65 milliards de neutrinos par cm2 par seconde venus du Soleil, il a été irradié le 23 février 1987 par quelques milliards de neutrinos émis il y a 150000 ans par l'explosion d'une supernova dans le Grand Nuage de Magellan. Les neutrinos sont également produits dans l'interaction des rayons cosmiques dans l'atmosphère ou dans les noyaux actifs de galaxies… Quelle est donc cette particule présente en abondance dans tout l'Univers où elle joue un rôle-clé ? Inventé par W.Pauli en 1930 pour résoudre le problème du spectre en énergie des électrons dans la désintégration b, le neutrino fut découvert par F.Reines et C.Cowan en 1956, auprès du réacteur nucléaire de Savannah River (Caroline du Sud). Il n'a plus depuis quitté le devant de la scène, que ce soit chez les physiciens des particules, les astrophysiciens ou les cosmologistes. Cette particule élémentaire, sans charge électrique, n'est soumise qu'à l'interaction faible, ce qui lui permet de traverser des quantités de matière importantes sans interagir. En 1938, H.Bethe imaginait que des réactions nucléaires de fusion étaient au coeur de la production d'énergie des étoiles, en premier lieu le Soleil. Dans les années 60, les astrophysiciens se lancent dans la construction de modèles solaires et des expérimentateurs dans la construction de détecteurs pour les piéger. Il a fallu attendre 2002 pour comprendre que le déficit de neutrinos solaires observé (le célèbre "problème des neutrinos solaires") était dû à un phénomène lié à la mécanique quantique, appelé l'oscillation des neutrinos. La mise en évidence de cette oscillation a apporté la preuve décisive que les neutrinos avaient une masse non nulle. Nous ferons le point sur cette particule fascinante après les découvertes récentes.

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