Journal de Saclay n°31 - CEA Saclay

La connaissance de la masse et de la compositionchimique d’une étoile permet de déterminer sa structureinterne, mais les phénomènes de turbulence liés à la rotationet au magnétisme de l’astre compliquent considérablementle tableau : c’est le domaine de la magnétohydrodynamique(MHD). L’observation couplée à la simulationMHD du Soleil et des étoiles permet d’appréhender cesphénomènes complexes.1 Simulation des turbulences du milieu interstellaire.2 Fluctuations de températures du Soleil : le rouge correspondaux excès de température (+10°C) par rapport à la températuremoyenne (voisine de 100 000°C à la profondeur choisie pourle calcul).En parallèle, la LIL puis le Laser Mégajoule produiront àBordeaux des plasmas de laboratoire, proches de lamatière des étoiles. Pendant un milliardième de seconde,ces expériences révèleront des propriétés thermodynamiquesou des instabilités qui rendront les simulationsd’étoiles de plus en plus réalistes et convaincantes.1 LIL : Ligne d’intégration laser. Entrée en service en 2005 pour lacommunauté scientifique, cette ligne prototype du laser Mégajoule, auCEA/CESTA à Bordeaux, compte 4 faisceaux (sur 240 en projet).2 Hydrodynamique : branche de la physique relative aux fluides enmouvement.40 ans d’astrophysiquespatiale au CEALE CÔTÉ OBSCUR DE L’UNIVERSCosmologie : l’observation fine de l’effet de lentille gravitationnelle* sur la forme des galaxieslointaines permet d’explorer les composantes invisibles de l’Univers.Les astrophysiciens raisonnent souvent en cherchant àboucler de minutieux bilans de matière ou de rayonnements.Ils ont ainsi recensé toute la matière observable dans leursinstruments. Dans les années 1970, l’étude de la trajectoiredes étoiles dans les galaxies les a amenés à invoquer laprésence d’une «matière noire» distribuéeà grande échelle, qui n’émetaucun rayonnement. Par la suite, desobservations concordantes, au coursdes années 1990, ont permis de mettreen évidence une accélération de l’expansionde l’Univers. Une des interprétationsde cette accélération est qu’ellerésulte de la présence d’une « énergiedu vide » : cette notion s’est révélée 1notoirement problématique (avec undésaccord de 120 ordres de grandeur !) mais elle a donnéson nom au concept d’« énergie noire », concept qui gardeaujourd’hui tout son mystère.ordinaire représente environ 3% de la masse de l’Univers,la matière noire 27% et l’énergie noire 70%. Les astrophysiciensdu SAp, conjointement avec leurs collègues physiciensdes particules, participent à la traque de cette sidiscrète matière noire avec la plus grande caméra dumonde (Megacam), implantée au foyer du télescopeCanada-France-Hawaï (CFHT). Ils cherchent notamment àcartographier systématiquement la distribution de lamatière noire dans l’Univers en utilisantl’effet de lentille gravitationnelle, quiinduit de faibles distorsions sur lesformes apparentes des galaxies lointaines.A l’avenir, la nécessité de corrigerles turbulences atmosphériques limiterale champ d’exploration avec destélescopes au sol. DUNE (Dark UNiverseExplorer), un projet spatial en préparation,permettrait de s’affranchir de cettelimitation, avec à la clé, l’espoir dedébusquer la matière noire et aussi de mieux comprendrela nature de la fameuse énergie noire, susceptible de modifierla distribution des grandes structures dans l’Univers.Recenser les galaxies déforméesÀ présent, les physiciens s’accordent à dire que la matière* Lentille gravitationnelle : des masses importantes peuvent dévier lesrayons lumineux provenant de galaxies lointaines et déformer l’imageapparente qui parvient jusqu’à nous.1 Image de l’amas de galaxies d’Hercule obtenue par la caméraMegacam au CFHT.9