bruno beckert

Le projet SPHERE

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Un communiqué de l'ESO où sont impliqués le nec plus ultra des instruments en service : SPHERE, GRAVITY (VLT), ALMA

 

https://www.eso.org/public/france/news/eso2014/?lang

 

De nouvelles observations révèlent un disque protoplanétaire déchiré par ses trois étoiles centrales

 

Notre Système Solaire est remarquablement plat, l'ensemble des planètes orbitant dans le même plan. Ceci n'est toutefois pas toujours le cas, notamment des disques protoplanétaires situés en périphérie d'étoiles multiples, tel l'objet de cette nouvelle étude : GW Orionis. Ce système, situé à quelque 1300 années-lumière de la Terre dans la constellation d'Orion, est composé de trois étoiles et d'un disque périphérique déformé, déchiré.

“Nos images révèlent le cas extrême d'un disque tout sauf plat, déformé et déchiré comme en témoigne la découverte d'un anneau incliné originaire du disque” souligne Stefan Klaus, professeur d'astrophysique à l'université d'Exeter au Royaume Uni, auteur principal de l'étude publiée ce jour au sein de la revue Science. L'anneau incliné se situe à l'intérieur du disque, non loin des trois étoiles.

En outre, ce nouveau travail de recherche révèle que l'anneau interne se compose de poussière à hauteur de 30 masses terrestres, ce qui devrait suffire à former de nouvelles planètes. “Toute planète formée au sein de l'anneau incliné sera caractérisée par une orbite fortement inclinée autour de l'étoile. Nous estimons être en mesure de découvrir à l'avenir de nombreuses planètes decrivant des orbites obliques, très éloignées, dans le cadre de campagnes d'imagerie planétaire, menées au moyen notamment de l'ELT”, l'Extremely Large Telescope de l'ESO qui entrera en fonction à la fin de cette décennie, précise Alexander Kreplin de l'université d'Exeter, par ailleurs membre de l'équipe. Puisque plus de la moitié des étoiles peuplant notre ciel sont nées avec un ou plusieurs compagnons, un nouveau champ d'investigation s'ouvre à nous : une population encore inconnue d'exoplanètes pourrait orbiter autour d'étoiles sur des trajectoires particulièrement inclinées et distantes.

Pour parvenir à ces conclusions, l'équipe a observé GW Orionis durant plus de 11 ans. Dès 2008, ils utilisèrent les instruments AMBER puis GRAVITY installés sur l'Interférometre du VLT de l'ESO au Chili, qui combine la lumière  en provenance des différents télescopes composant le VLT, afin d'étudier la danse gravitationnelle des trois étoiles du système et de cartographier leurs orbites. '“Il nous est apparu que les trois étoiles n'orbitent pas dans le même plan, et que leurs orbites ne sont alignées, ni les unes par rapport aux autres, ni avec le disque”, précise Alison Young des Universités de Leicester et d'Exeter, par ailleurs membre de l'équipe.

L'équipe a également observé le système au moyen de l'instrument SPHERE installé sur le VLT de l'ESO et du réseau ALMA dont l'ESO est partenaire, dans le but d'imager l'anneau interne et de confirmer son inclinaison. L'instrument SPHERE de l'ESO leur a également permis d'apercevoir, pour la toute première fois, l'ombre que projette cet anneau sur le reste du disque. Ils en ont déduit la forme tridimensionnelle de l'anneau et du disque dans son ensemble.

L'équipe internationale, composée de chercheurs du Royaume-Uni, de Belgique, du Chili, de France et des États-Unis, a ensuite combiné ses observations exhaustives à des simulations numériques afin de  comprendre ce qui était arrivé au système. Pour la toute première fois, ils furent en mesure d'établir un lien étroit entre les inclinaisons observées et l'effet théorique du déchirement de disque, suggérant ainsi que les attractions gravitationnelles conflictuelles exercées par les étoiles du système sur différents plans sont capables de déformer et de déchirer leurs disques.

Leurs simulations ont montré que l'inclinaison des orbites des trois étoiles pouvait causer la brisure, en anneaux distincts, du disque qui les entoure, confirmant ainsi les données d'observation. La forme constatée de l'anneau interne est également en accord avec les résultats des simulations numériques portant sur la brisure de l'anneau.

Il est intéressant de noter qu'une autre équipe ayant étudié le même système au moyen d'ALMA a introduit une variable supplémentaire dans son équation permettant de résoudre le système. “Nous pensons que la présence d'une planète entre les anneaux est requise pour comprendre les raisons du déchirement de l'anneau” précise Jiaqing Bi de l'université de Victoria au Canada, auteur principal d'une étude de GW Orionis publiée au sein des Astrophysical Journal Letters du mois de mai dernier. Son équipe a identifié trois anneaux de poussière dans les données d'ALMA, le plus extérieur d'entre eux étant le plus plus grand jamais observé au sein de disques protoplanetaires.

De futures observations menées au moyen de l'ELT de l'ESO et d'autres télescopes devraient aider les astronomes à mieux comprendre la nature de GW Orionis et à découvrir l'existence de jeunes planètes en formation autour de ses trois étoiles.

 

 

 

l'image SPHERE (panneau de droite) a permis aux astronomes de voir, pour la première fois, l'ombre que cet anneau projette sur le reste du disque. Cela les a aidés à comprendre la forme 3D de l'anneau et du disque dans son ensemble. Le panneau de gauche montre une impression artistique de la région intérieure du disque, y compris la bague, qui est basée sur la forme 3D reconstruite par l'équipe :

 

 

GW Orionis.jpg

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Le 18/12/2019 à 02:25, BobMarsian a dit :

A noter qu'autour de ce dernier astéroïde (31) Euphrosyne, l'instrument SPHERE/ZIMPOL du VLT a permis de repérer un satellite plus faible de 8 magnitudes (===> D ~ 6 km), orbitant en 1,2 jours à 677 km de distance (demi-grand axe).
Il s'agit de second astéroïde numéroté après (22) Calliope (et avant (41) Daphné) autour duquel une lune a été découverte ...

 

Réf.   CBET 4627  (17 mai 2019),  Pierre Vernazza (LAM) et al.  
https://pdssbn.astro.umd.edu/cbet/2019/4627.html

 

Pas d'imagerie SPHERE d'Euphrosyne encore publiée, mais une présentation a été faite lors du dernier congrès EPSC-DPS en septembre :
"Extreme AO Observations of 31 (Euphrosyne) and NIR Spectroscopy of the Euphrosyne Family."

 Bin Yang (ESO) et al.
https://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2019/EPSC-DPS2019-1011-1.pdf

 

===> + article & imagerie :

 

"Binary asteroid (31) Euphrosyne: Ice-rich and nearly spherical"
Bin Yang (ESO) et al.
https://arxiv.org/abs/2007.08059 (16/07/2020) ---> Astronomy & Astrophysics

 

L'association hyper performante VLT/SPHERE/SIMPOL poursuit ses publications côté imagerie d'astéroïdes de la ceinture principale avec (31) Euphrosyne qui fait partie du top 10 de la catégorie en terme de taille.
De type Cb (carboné, limite type B), circulant sur orbite inclinée (26°) dans la zone externe de la ceinture à 3,16 UA en moyenne du Soleil.
Euphrosyne représente aussi le plus important membre d'une famille d'astéroïdes portant son nom et constituée d'environ 2000 objets d'origine collisionnelle.

 

L'ensemble des données d'imagerie permettent de lui attribuer :
 - un diamètre (de la sphère équiv.) = 268 ± 6 km  (a = 294 ± 6 km  x  b = 280 ± 10 km  x  c = 248 ± 6 km)
 - une densité = 1,665 ± 0,242 g/cm3 ---> la plus faible parmi tous les autres gros astéroïdes de type C qui ont été mesurés !
 - une période de rotation P = 5,5296 h
 - autrement, l'albédo pV = 0,045 ± 0,008 (Masiero et al., 2013)

 

Cerise sur le gâteau, SPHERE a permis de repérer un satellite (S/2019 (31) 1) estimé à 4 km (± 1) de diamètre, évoluant sur orbite équatoriale circulaire distante de 672 ± 35 km et de période = 1,209 ± 0,003 jours ...

 

(31)Euphrosyne_VLT-SPHERE-ZIMPOL_Yang_arXiv_2020_Fig.2_ASF.png.62c57ad036831edd6f8bf5171c0c8e02.png

 

(31)Euphrosyne_S-2019(31)1_VLT-SPHERE-ZIMPOL_Yang_arXiv_2020_Fig.4_ASF.png.5e9264475027e6b853d1b799dbe66704.png

 

PS :  Fig.2 et Fig.4 ---> versions tronquées du papier original.

Edited by BobMarsian
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Pour tous ceux qui veulent en voir un peu plus sur sphere Lo'bservatoire de Grenoble a regroupé différentes vidéos de l'instrument.

 

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Nouveaux résultats publiés de l'association en imagerie : VLT/SPHERE/ZIMPOL (obs. 2017, 2018-19) sur l'astéroïde de la ceinture principale : (216) Kleopatra (Cléopâtre), à la forme particulièrement allongée d'os (ou à deux lobes) et entouré de deux mini-lunes : CleoSelene & AlexHelios :

 

"(216) Kleopatra, a low density critically rotating M-type asteroid"
Franck Marchis (SETI Institute) et al.
https://arxiv.org/abs/2108.07207 (16/08/2021) ---> Astronomy & Astrophysics

 

Résultant de deux algorithmes de modélisation 3D différents : ADAM (All-Data Asteroid Modeling) et MPCD (Multiresolution PhotoClinometry by Deformation) ===> forme, dimensions, volume, masse et densité ont pu être évalués :

 

ADAM shape model ===> a x b x c :  270 ± 4 km  x  62 ± 4 km  x  38 ± 4 km
MPCD shape model ===> a x b x c :  267 ± 6 km  x  61 ± 6 km  x  48 ± 6 km
===> diamètre du volume équivalent (moy. des deux modèles ) = 118,75 ± 1,40 km
+ masse = 2,97 ± 0,32 10E18 kg ===> densité = 3,38 ± 0,50 g/cm³
Période de rotation = 5,385 h

 

(216)Kleopatra_VLT-SPHERE-ZIMPOL_Marchis_arXiv_2021_Fig.B.2.png.69a90f7a90a3ea4e7fd19490456de5c0.png

(216)Kleopatra_VLT-SPHERE-ZIMPOL_MPCD-ADAM_Marchis_arXiv_2021_Fig.1.png.23f969a3830673432f9103f58b08549b.png

(216)Kleopatra_CleoSelene-AlexHelios_VLT-SPHERE-ZIMPOL_Marchis_arXiv_2021_Fig.3_ASF.png.c154211cdf29cfed5d2ef5d5b79107bb.png

PS : pour alléger le post, j'ai viré la partie "top: 2017-08-22" de la Fig.3

 

Pour comparaison, la précédente probable meilleure imagerie de (216) Cléopâtre capturée à l'OA du Keck II (cam. NIRC2), Hanuš et al. 2017b :

 

611d56cecb2e0_(216)Kleopatra_W.M.KeckII-AO-NIRC2-2008_Hanu_2017b_m.png.2f2b3c567117cad8bc0fc099c9792e1d.png

Edited by BobMarsian
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Fantastique !!

 

https://www.eso.org/public/france/news/eso2114/?lang

 

Grâce au Very Large Telescope de l’Observatoire Européen Austral (VLT de l’ESO) installé au Chili, des astronomes ont acquis les images de 42 des objets les plus proéminents de la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Cet échantillon d’astéroïdes est le plus étendu et le mieux résolu dont nous disposions à ce jour. Les observations révèlent une grande diversité de formes particulières, s’étendant de la sphère classique à l’os de chien, et permettent aux astronomes de retracer l’origine géographique des astéroïdes au sein de notre Système Solaire.

(...)

“Jusqu’à présent, seuls trois grands astéroïdes de la ceinture principale, Cérès, Vesta et Lutétia, avaient été imagés avec un niveau de détail élevé, lorsque leurs chemins avaient croisé celui des sondes spatiales Dawn de la NASA et Rosetta de l’Agence Spatiale Européenne”, précise Pierre Vernazza du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, France, auteur principal de l’étude sur les astéroïdes publiée ce jour au sein de la revue Astronomy & Astrophysics. “Nos observations à l’ESO ont délivré des images nettes d’un nombre de cibles nettement supérieur – 42 au total”.

(...)

La plupart des 42 objets composant leur échantillon présentent des dimensions supérieures à 100 km. L’équipe a notamment imagé la quasi-totalité des astéroïdes de taille supérieure à 200 kilomètres – 20 sur les 23 recensés. Les deux objets les plus imposants de l’étude sont Cérès et Vesta, dont les diamètres avoisinent les 940 et 520 kilomètres. A l’opposé, Urania et Ausonia, dont les diamètres n’excèdent pas les 90 kilomètres, constituent les deux plus petits astéroïdes de l’échantillon.

(...)

Ces découvertes ont été permises par l’extrême sensibilité de l’instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) installé sur le VLT de l’ESO [2]. « Le gain en performance de SPHERE, combiné à notre connaissance restreinte de la forme des plus gros astéroïdes peuplant la ceinture principale, nous ont permis d’effectuer de substantiels progrès dans ce domaine » ajoute Laurent Jorda du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, co-auteur de l’étude.

 

Dernière figure : Céres et Vesta. 

 

 

eso2114a.jpg

eso2114f.jpg

eso2114b.jpg

 

 

Edited by jackbauer 2
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Il y a 11 heures, jldauvergne a dit :

Yes, on l'annonçait il y a 2 mois. Ils sont à la traine à l'ESO :)

Arf le temps de validation des référés, le temps de se mettre d'accord sur la publication, de préparer les communiqués de press etc :)

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Elektra (suite) : une photo sur le site de l'ESO :

 

https://www.eso.org/public/france/images/potw2207a/

 

potw2207a.jpg

 

Entre Mars et Jupiter se trouvent certaines des reliques des débuts du système solaire : la ceinture principale d'astéroïdes. Cette ceinture est pleine d'astéroïdes inhabituels dont les origines révèlent les éléments constitutifs des premières planètes terrestres. Parmi ceux-ci, l'un des plus intrigants est Elektra, observé ici à l'aide de l'instrument SPHERE, installé sur le Very Large Telescope de l'ESO à Paranal, au Chili. 

Auparavant, Elektra était connue pour avoir non pas une mais deux lunes en orbite autour d'elle, représentées respectivement par les orbites orange et verte. Mais maintenant, une équipe d'astronomes, dirigée par Anthony Berdeu, de l'Institut national de recherche astronomique de Thaïlande, a découvert un nouveau satellite en orbite autour de l'astéroïde - représenté par l'orbite bleue. Cette découverte fait d'Elektra le tout premier système d'astéroïdes quadruples.

Cette nouvelle lune, la troisième d'Elektra, provisoirement nommée S/2014 (130) 2, est plus proche de son astéroïde parent que les autres lunes, à une distance moyenne d'un peu moins de 350 km, et est 15000 fois moins lumineuse qu'Elektra. L'équipe a utilisé des données publiques provenant des archives scientifiques de l'ESO et une nouvelle technique de traitement pour révéler cette petite lune. Cette découverte aidera les astronomes à comprendre comment ces satellites se forment et, à son tour, fournit des informations cruciales sur la formation des planètes et l'évolution de notre propre système solaire.

Edited by jackbauer 2
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il y a 24 minutes, jackbauer 2 a dit :

en haut les images de SPHERE

 

Elles sont magnifiques.................................

 

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Impressionnant ! Je suis curieux de voir sur quelle étoile ils ont fermé la boucle d'optique adaptative pour obtenir ces résultats. 

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il y a 19 minutes, Optrolight a dit :

Impressionnant ! Je suis curieux de voir sur quelle étoile ils ont fermé la boucle d'optique adaptative pour obtenir ces résultats. 

 

Ah bon ? Il en faut une, même sur ces objets ultra brillants (magnitude 5) ?

Les lasers suffisent pas ?

 

D'ailleurs, les OA sur le Soleil fonctionnent sans "étoile" ni lasers...

 

 

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Il y a 1 heure, Superfulgur a dit :

D'ailleurs, les OA sur le Soleil fonctionnent sans "étoile" ni lasers...

 

Je serais curieux d’en savoir plus là-dessus.

Un lien éventuel si tu as ?

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ils ont fermé la boucle sur ganymède, non? son diamètre est plus petit que le champ d'isoplanétisme.

 

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Le 07/09/2022 à 14:28, Superfulgur a dit :

Ah bon ? Il en faut une, même sur ces objets ultra brillants (magnitude 5) ?

Les lasers suffisent pas ?

 

D'ailleurs, les OA sur le Soleil fonctionnent sans "étoile" ni lasers...

 

Humm SHERE est sur UT3, il n'y a pas encore d'étoile laser ;) Ca viendra avec Gravity+

Sinon j'ai demandé aàdes collègues justement comment était fermée la boucle d'optique adaptative sur Ganymède. 

Une sous pupille du wavefront sensors de SPHERE qui est un shack-hartmann fait 20 cm de la pupille d'un UT. 

Si on s'intéresse à la tache de diffraction dans cette sous pupille pour une longueur d'onde dans le visible 650nm par exemple on à une taille de 0,6 seconde d'arc environ avec un seeing parfait. 

Si on regarde la taille apparente de Ganymède on est vers les 1,6 arcsec. On voit donc que l'objet est résolut et cela aura pour conséquence un étalement de la tache dans chaque sous-pupille du WFS. Mais elle reste faible pour cette objet et donc l'optique adaptative va fonctionner. D'ailleur sur Sphère il n'y a pas le choix, on est en SCAO donc sur l'axe il n'y a pas de possibilité d'aller chercher une étoile dans le champs.

 

Le 07/09/2022 à 16:29, Alain MOREAU a dit :

Je serais curieux d’en savoir plus là-dessus.

La dessus, apparemment, l'idée dans chaque sous pupille n'est pas de faire un barycentre pour déterminer la pente du front d'onde mais de la déterminé par le contrast des cellules de convection. Puis par convolution on peut déterminer un barycentre et donc une pente de front d'onde. 

Ici on voit aussi que le rapport /signal sur bruit rentre en jeu. Bref le capteur à son importance pour avoir du contrast !!

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Le 07/09/2022 à 18:36, asp06 a dit :

ils ont fermé la boucle sur ganymède, non? son diamètre est plus petit que le champ d'isoplanétisme

Analyser sur source étendue ca fonctionne dans tous les cas sauf si l'objet est plus grand que le champ de la pupille. C'est aussi une question d'algo, mais dans le cas present un algo pour source ponctuelle doit fonctionner je suppose.

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Il y a 2 heures, jldauvergne a dit :

Analyser sur source étendue ca fonctionne dans tous les cas sauf si l'objet est plus grand que le champ de la pupille. C'est aussi une question d'algo, mais dans le cas present un algo pour source ponctuelle doit fonctionner je suppose.

Oui mais on perd en précision sur la détermination du vecteur de pente du front d'onde et bien sur en signal à bruit car la signal est dilué sur plus de pixel. 

Pour l'ELT, l'élongation des spots des étoiles laser est un vrai problème pour les performances et a demandé un travail conséquent aux équipes des instruments comme Harmoni.

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Pour comparaison, Titan avec le JWST :
 

 

Titan.jpg

Edited by jackbauer 2
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J'arrive pas à lire ce mpeg, ni sur tablette, ni sur PC...:|

Le VLT qui grignote les platebandes du JWST, c'est possible ça, hors infra rouge ?

Quelle image incroyable ! :o

Edited by Kaptain
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