Résumés des conférences publiques en 2023
- 3 janvier 2023 : Irina Dvorkin (IAP)
- « Surfer sur l'espace-temps : les ondes gravitationnelles, de la théorie aux découvertes »
- Les ondes gravitationnelles, prédites en 1915 par la théorie de la relativité générale d'Einstein, ont été directement observées pour la première fois en 2015, quand le signal produit lors de la fusion de deux trous noirs a été détecté sur Terre. Depuis, presque une centaine de sources a été observée, ouvrant la voie à l'astronomie en ondes gravitationnelles. Ces observations nous permettent d'étudier des objets astrophysiques jusqu'ici invisibles, et ont déjà donné lieu à de surprenantes découvertes. Dans cet exposé, nous reviendrons sur les bases de la relativité générale afin de donner une description intuitive du phénomène d'ondes gravitationnelles. Nous discuterons ensuite des différentes sources astrophysiques qui peuvent être étudiées avec ce nouveau messager, et des observatoires terrestres et spatiaux dédiés à l'astronomie gravitationnelle.
- 7 février 2023 : Antonella Barucci (Observatoire de Paris)
- « Exploration des petits corps du système solaire à la recherche des origines des planètes et de la Vie sur Terre »
- Les deux missions de retour d'échantillons, Hayabusa2 de la JAXA et OSIRIS-REx de la NASA, ont prélevé de la matière inaltérée de deux astéroïdes géocroiseurs primitifs (Ryugu et Bennu, respectivement). Le but de ces deux missions est de comprendre la composition de la matière primordiale du système solaire responsable de la formation des planètes et de l'émergence de la Vie.
La mission Hayabusa2 a ramené sur Terre 5,4 grammes d'échantillons de Ryugu tandis que la mission OSIRIS-REx a prélevé des échantillons en juillet 2020 de la surface de Bennu avec leur retour sur Terre prévu en septembre 2023. Les analyses des premiers échantillons ont bien donné des résultats exceptionnels. Les deux missions sont passées à la phase de mission étendue pour observer d'autres astéroïdes jusqu'en 2031 pour Hayabusa2 et 2029 pour OSIRIS-REx.
L'état de l'art des résultats obtenus par ces deux missions sera présenté, ainsi que la nouvelle mission MMX (Martian Moons eXploration) de retour d'échantillons de Phobos, sélectionnée par la JAXA avec lancement en septembre 2024. - 7 mars 2023 : David Valls-Gabaud (Observatoire de Paris)
- « L'espace-temps déformé : une histoire des mirages gravitationnels »
- L'effet de lentille gravitationnelle est l'un des rares phénomènes relativistes visibles (presque) à l' œil nu. Par exemple, la déformation de l'espace-temps produite par des objets situés le long de la ligne de visée peut générer des images multiples des objets d'arrière-plan. Malgré une certaine complexité, cette optique gravitationnelle est devenue le véritable couteau suisse de l'astrophysique, permettant de détecter des planètes, de peser des amas de galaxies ou de découvrir des galaxies et des étoiles très lointaines, entre autres. L'histoire du concept de mirage gravitationnel est un exemple paradigmatique de la science en action : intuitions, fausses découvertes, erreurs de calculs, pionniers méconnus, querelles de priorité, premières mesures, controverses et enfin confirmations et applications.
- 4 avril 2023 : Pierre Guillard (IAP)
- « Pourquoi la formation des galaxies est-elle inefficace ? L'apport des données du Télescope spatial James Webb sur la croissance et l'évolution des galaxies »
- La formation des galaxies est un processus très inefficace : alors que les baryons dans l'Univers se sont effondrés pour la moitié d'entre eux dans les halos de matière noire, seuls quelques pourcents ont été convertis en étoiles. Pourquoi ? Cette question, clé pour notre compréhension de la croissance et de l'évolution des galaxies, est un thèmes de recherche central de la mission James Webb. Cette conférence se focalisera sur trois mécanismes qui déterminent en grande partie les propriétés des galaxies que l'on observe aujourd'hui : les flots entrant et sortant de gaz, ainsi que la formation stellaire. La capacité du Télescope spatial James Webb à observer à la fois les étoiles et le gaz (à partir duquel elles se forment) promet un formidable bond en avant pour percer les mystères de cette physique baryonique complexe, qui n'est prise en compte que de manière phénoménologique dans la plupart des simulations numériques cosmologiques.
- 2 mai 2023 : Nicolas Martinet (Laboratoire d'astrophysique de Marseille)
- « Éclairer l'Univers sombre grâce aux lentilles gravitationnelles »
- D'après notre compréhension actuelle, l'Univers serait constitué de seulement 5% de matière visible classique. Les 95% restants se partagent entre matière noire et énergie sombre, deux quantités invisibles et de natures inconnues. Dans cette conférence je montrerai comment le phénomène de lentille gravitationnelle permet d'étudier ces composants sombres et quelles sont les hypothèses les plus en vogue sur la nature de ces constituants. Je m'appuierai pour cela sur différents travaux réalisés au cours du siècle dernier, depuis la fameuse éclipse d'Eddington jusqu'au futur lancement du satellite Euclid.
- 6 juin 2023 : Pierre Kervella (Observatoire de Paris)
- « Les étoiles et leur environnement proche observés à haute résolution angulaire »
- Depuis les très faibles naines brunes jusqu'aux immenses supergéantes, les étoiles sont le moteur de l'évolution chimique de l'Univers. Souvent variables, binaires ou multiples, elles présentent une fascinante diversité de propriétés physiques et de trajectoires évolutives. L'interférométrie optique et l'optique adaptative permettent aujourd'hui de résoudre la surface et l'environnement proche des étoiles du voisinage solaire. Je présenterai quelques découvertes récentes en physique stellaire apportées par ces techniques d'observation à haute résolution angulaire.
- 5 septembre 2023 : Léa Griton (Observatoire de Paris)
- « Explorer les planètes, aujourd'hui et (après-)demain »
- L'exploration du Système solaire a permis de faire des bonds de géant dans la connaissance que nous en avons. Aujourd'hui, la communauté des planétologues profite de missions spatiales extraordinaires pour chercher toujours plus d'indices, et comprendre pourquoi les planètes du Système solaire sont à la fois si différentes et si semblables. Mais comment ? et pour qui ? et surtout... jusqu'où ?
- 3 octobre 2023 : Cédric Deffayet (Laboratoire de Physique de l'École normale supérieure)
- « Une petite histoire de la masse du graviton »
- La gravitation est l'interaction fondamentale qui permet de décrire le mouvement des objets lointains et l'expansion cosmique. Telle que décrite par Newton, puis Einstein dans la Relativité Générale, la gravitation a une portée infinie. Dans une vision moderne de la Relativité Générale, on peut traduire cette portée infinie par le fait que le graviton, particule (hypothétique) qui « transporte » l'interaction gravitationnelle, a une masse strictement nulle. Pourtant, certains chercheurs, dont Einstein lui-même, ont voulu trouver une description théorique d'une gravitation à portée finie ou avec des « gravitons massifs » ; ces recherches ayant en particulier pour objet de trouver des explications alternatives à l'« énergie noire » (voire à la matière noire) nécessaire en cosmologie. En effet, dans les théories avec gravitons massifs, la gravitation est modifiée aux grandes distances et cette idée même se trouve dans l'article d'Einstein où il introduit la constante cosmologique. Je raconterai le chemin semé d'embuches que fut la construction de telles théories. L'exemple de ces théories servira aussi de prétexte pour décrire la problématique actuelle des modifications à grande distance de la gravitation qui est aujourd'hui un sujet d'études important en cosmologie.
- 7 novembre 2023 : Philippe Thébault (Observatoire de Paris)
- « La formation planétaire »
- Une des questions clef quant à la compréhension de nos origines est celle de la formation de la Terre et, plus généralement, de toutes les planètes. Pendant plusieurs siècles, étudier cette formation planétaire équivalait implicitement à expliquer la formation des seules planètes que nous connaissions : celles de notre système solaire. La situation a radicalement changé en 1995, avec la découverte de la première « exoplanète » autour d'une autre étoile. À ce jour, plusieurs milliers de planètes extrasolaires ont été détectées, et, du moins d'un point de vue numérique, les 8 planètes du système solaire ne représentent plus aujourd'hui qu'une infime fraction du total.
Malgré cela, les modèles de formation planétaires sont encore affectés par un fort tropisme « système solaire », car ils sont, dans leurs grandes lignes, les héritiers de théories développées dans les années 70, 80 et 90 pour expliquer la formation des 8 planètes telluriques et géantes autour du Soleil. Ce tropisme s'explique bien entendu également par le fait que ces huit planètes sont encore, de très loin, celles que nous connaissons le mieux. Ceci n'empêche pas que l'existence de systèmes extrasolaires, dont certains ont des caractéristiques très éloignées de celles du système solaire, est de plus en plus prise en compte dans les études les plus récentes.
Je présenterai les grandes lignes du « modèle standard » de formation planétaire, développé à l'origine pour comprendre notre système solaire, et sur lequel la plupart des scientifiques s'accordent aujourd'hui (même si rien n'est totalement gravé dans le marbre et qu'il existe encore bien des questions en suspens dans ce scénario « standard » !). Nous verrons ensuite comment ce modèle peut s'adapter, ou non, à la grande diversité de système exoplanétaires révélée par les observations, et dans quelle mesure notre système solaire est un système banal ou, au contraire, exceptionnel. - 5 décembre 2023 : Pierre Léna (Observatoire de Paris) et Jean-Claude Vial (IAS)
- « Histoires d'éclipses et de couronne solaire, autour de Serge Koutchmy »
- La fascination pour la cosmologie cache parfois un manque d'attention à notre étoile, le Soleil, et à l'extraordinaire diversité de phénomènes qui se déroulent dans ses profondeurs, mais également dans cette atmosphère très étendue que l'on appelle la couronne. Si ténue qu'elle demeura longtemps inconnue, sauf lors des éclipses totales du Soleil par la Lune. Son rôle dans les relations entre Soleil et Terre est majeur. En 1973, une expédition d'astronomes à bord de l'avion supersonique Concorde-001 put demeurer dans l'ombre de la Lune pendant 74 minutes, un record de durée encore jamais égalé, qui permit de nombreuses observations. Cinquante ans après, les mécanismes à l'origine du chauffage de la couronne sont encore débattus mais les violents phénomènes en son sein, observés depuis l'espace en dehors des éclipses grâce aux magnifiques images et spectres faits aux longueurs d'onde ultraviolettes ou X, sont mieux compris. Enfin, les systèmes planétaires formant les exoplanètes sont étudiés grâce aux techniques développées pour l'étude du Soleil, et la coronographie trouve d'étonnantes applications dans les futures missions spatiales, à la recherche d'exoplanètes semblables à la Terre.