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Surveillez les champs magnétiques stellaires : ils sont changeants

Suivi à long terme d’AD Leonis avec SPIRou, ESPaDOnS et Narval : l’étoile naine rouge AD Leonis pourrait être la première de ce type pour laquelle on observera un renversement du champ magnétique.

Le cycle d’activité solaire de 11 ans est un phénomène bien connu, au cours duquel l’intensité du champ magnétique du Soleil varie et ses polarités s’inversent. Au cours des 30 dernières années, les astronomes ont identifié un comportement similaire pour plusieurs étoiles semblables au Soleil. Mais jusqu’à présent aucune inversion de polarités magnétiques n’a été observée pour leurs homologues plus froides, les étoiles naines rouges. Une équipe internationale incluant des scientifiques de l’IRAP, du LUPM, de l’IPAG, de l’IAP et du LAM vient de montrer que le champ magnétique de la naine rouge notoirement active AD Leonis pourrait s’approcher d’un renversement de polarités, en se basant sur des observations s’étalant sur 15 années [Publication Astronomy & Astrophysics]. Ces données ont été obtenues à l’aide des instruments ESPaDOnS et SPIRou au Télescope Canada-France-Hawaii (TCFH) ainsi que NARVAL au Télescope Bernard Lyot (TBL). Ce résultat permet de mieux comprendre la génération du champ magnétique des étoiles froides autres que le Soleil. En outre, l’étude du champ magnétique des naines rouges comme AD Leonis est essentielle pour comprendre l’environnement spatial dans lequel les exoplanètes rocheuses orbitent.

Lien vers le communiqué de presse du CNRS/INSU

Lien vers le communiqué de presse de l’Université de Montpellier

Lien vers l’interview de Julien Morin sur radio aviva

Lien vers l’interview de Julien Morin sur divergence fm

Le cycle magnétique solaire

En 1908, l’astronome George Hale a détecté pour la première fois le champ magnétique dans les taches solaires, à savoir des régions plus sombres de la surface solaire. Des observations approfondies ont suivi, aboutissant à la découverte du cycle magnétique solaire en 1919. Cette découverte était cohérente avec l’évolution des taches solaires observée en 1844 par Samuel Heinrich Schwabe : le nombre, la position et la taille des taches varient selon la même échelle de temps, ce qui montre que le cycle d’activité de 11 ans des taches solaires est lié à un cycle magnétique. À grande échelle, le champ magnétique du Soleil est généralement similaire à un dipôle, que l’on peut représenter comme un aimant géant avec un pôle positif et un pôle négatif. Au cours du cycle magnétique, l’intensité du champ varie entre un maximum et un minimum, et les polarités négatives et positives s’inversent. Au maximum du cycle, le champ devient plus complexe et l’étoile émet plus de rayons ultraviolets et de rayons X (comme le montre la figure 1).
Contrairement à un aimant permanent, le champ magnétique solaire est généré par le mouvement de gaz chaud et chargé électriquement (plasma). La description de ce phénomène est appelée théorie de la dynamo et sa première application au Soleil a été réalisée par Eugene Parker en 1955, qui a par la suite servi de base aux études des champs magnétiques stellaires. Comprendre ce qui détermine les propriétés du cycle solaire représente un défi majeur pour la théorie de la dynamo.

Cycle solaire
Le cycle solaire 23 depuis le minimum solaire de 1996 (en haut à gauche) jusqu’au minimum suivant en 2006, en passant par le maximum du cycle (au centre). Montage de 10 images du disque solaire dans le domaine ultraviolet extrême. Crédit : NASA.

AD Leonis

AD Leonis est une étoile naine rouge dont la température de surface est d’environ 3400 K (ou 3100°C, contre 5800 K ou 5500°C pour le Soleil), et elle est notoirement active. Elle possède un champ magnétique intense d’environ 100 mT, soit approximativement 1000 fois la valeur solaire ou 2000 fois la valeur terrestre. Plus généralement, les champs magnétiques des naines rouges diffèrent grandement du champ magnétique solaire, et on ne sait pas encore si elles peuvent présenter des cycles magnétiques, bien que des indices de cycles d’activité existent.
AD Leonis a été régulièrement observée entre 2019 et 2020 à l’aide de l’instrument SPIRou dans le cadre du Legacy Survey. SPIRou opère dans une plage de longueurs d’onde proche-infrarouge (0,95-2,55 µm) optimisée pour l’étude des naines rouges couplée à une haute précision polarimétrique, permettant une caractérisation précise du champ magnétique de l’étoile. L’étude menée par Stefano Bellotti, doctorant à l’IRAP, montre que non seulement l’intensité du champ magnétique diminue continûment depuis les observations menées à partir de 2006 avec les instruments ESPaDOnS et NARVAL, mais également que les pôles magnétiques de l’étoile ont commencé à basculer. Bien qu’une inversion de polarités n’ait pas eu lieu pendant les observations SPIRou, ces résultats indiquent que les naines rouges comme AD Leonis pourraient subir des cycles magnétiques, comme le Soleil. Cela encourage les astronomes à continuer à observer AD Leonis pendant encore plusieurs années.

Spectrographe de l'instrument SPIRou
Le système optique du spectrographe de SPIRou dans la salle blanche de l’IRAP/OMP à Toulouse. Crédit : S. Chastanet/CNRS/UPS/OMP.

Cartographie des champs magnétiques stellaires

Afin de mesurer les champs magnétiques stellaires, les astronomes utilisent la spectropolarimétrie, c’est-à-dire une mesure de l’orientation des vibrations qui composent l’onde lumineuse émise par l’étoile en fonction de la longueur d’onde. Ces données sont ensuite analysées à l’aide d’une méthode tomographique appelée imagerie Zeeman-Doppler pour cartographier le champ magnétique de l’étoile à mesure qu’elle tourne sur elle-même. Il est ainsi possible de surveiller l’intensité et la complexité du champ magnétique, et d’identifier des renversements de polarité.

Étoiles naines rouges et exoplanètes

Au-delà des dynamos stellaires, ces nouveaux résultats sont d’une importance capitale pour l’étude des planètes qui résident en dehors du système solaire, les exoplanètes. De fait, les naines rouges sont des cibles privilégiées pour la détection d’exoplanètes rocheuses semblables à la Terre.
Les cartes du champ magnétique obtenues grâce à l’imagerie Zeeman-Doppler sont des éléments fondamentaux pour comprendre l’environnement dans lequel les planètes orbitent [Bellotti et al. 2023b]. En effet, le champ magnétique d’une étoile régule la météo spatiale à proximité de celle-ci, à savoir les phénomènes énergétiques associés à l’activité stellaire tels que les éruptions et les éjections de masse coronale. Ces phénomènes jouent un rôle critique dans la capacité d’une exoplanète à maintenir une atmosphère au cours de son évolution, et donc à demeurer habitable.
SPIRou est également un excellent vélocimètre, c’est-à-dire qu’il peut mesurer l’infime mouvement d’une étoile induit par la présence d’une planète en orbite. Les mêmes données que celles utilisées pour suivre l’évolution du champ magnétique des naines rouges sont également utilisées pour découvrir des exoplanètes… ou parfois rejeter des candidats exoplanètes, comme cela vient d’être fait pour AD Leonis [Carmona et al. 2023] !

Équipe et projet

L’équipe internationale inclut notamment des scientifiques de l’IRAP (S. Bellotti, L. T. Lehmann, P. Petit, J.-F. Donati, A. Lavail., C. Moutou, and P. Fouqué), du LUPM (J. Morin), de l’IPAG (A. Carmona and X. Delfosse), du LAM (I. Boisse), et de l’IAP (E. Martioli, G. Hébrard), ainsi des collaborateurs dans les pays partenaires du projet SPIRou (Brésil, Canada, Suisse). Cette étude a été menée dans le cadre du grand relevé SPIRou Legacy Survey et du projet ANR SPlaSH : The SPIRou Planet Search for Habitable worlds (ANR-18-CE31-0019).

Pour aller plus loin

Contact LUPM

Julien MORIN – équipe Astrophysique Stellaire

SPIRou scrute une jeune étoile rebelle : le système planétaire AU Microscopii

SPIRou, le nouveau spectropolarimètre / vélocimètre de haute précision récemment installé au télescope Canada-France-Hawaï (TCFH), a permis de mesurer la masse et la densité d’une planète similaire à Neptune en orbite proche autour de l’étoile très jeune et extrêmement active AU Microscopii (AU Mic). Les mesures ont aussi montré que cette planète chaude, nommée AU Mic b, tourne dans un plan aligné avec l’équateur de son étoile. SPIRou réalise ainsi la toute première mesure de masse et de densité pour une planète aussi jeune. Ces résultats s’inscrivent dans une étude internationale des propriétés de ce très jeune système planétaire récemment découvert, impliquant notamment plusieurs laboratoires français dont le Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM, Université de Montpellier & CNRS).

Vue d’artiste de la très jeune naine rouge éruptive AU Mic et de sa planète nouvellement découverte, avec au loin le disque de débris qui a donné naissance à la planète. Crédit : NASA-JPL/Caltech.

 

SPIRou a mesuré pour la première fois la masse de la planète découverte par la sonde spatiale TESS / NASA autour de l’étoile jeune AU Mic grâce aux éclipses régulières que ce Neptune chaud (~300°C) de type Neptune induit tous les 8,46 jours dans la lumière de l’étoile lors de son passage devant le disque stellaire. À partir de cette nouvelle mesure de masse planétaire (de ~17x la masse terrestre) que SPIRou a permise, et du rayon de la planète (de ~4x le rayon de la Terre) estimé à partir des transits observés par TESS, l’équipe a pu obtenir la première estimation de la densité de la planète. Cette dernière se révèle être à peine plus grande que celle de l’eau, soit 4x inférieure à celle de la Terre et étonnamment similaire à celle de Neptune malgré la jeunesse du système planétaire âgé de 22 millions d’années, à comparer aux près de 5 milliards d’années du système solaire. Ce nouveau résultat pose de fortes contraintes sur les temps caractéristiques d’évolution dans les modèles de formation et de migration planétaire.

Du fait de sa jeunesse, la naine rouge de faible masse AU Mic est extrêmement active, avec à sa surface des taches géantes en comparaison de leurs analogues solaires, abritant d’intenses champs magnétiques. Dans un tel contexte, détecter le petit signal de la planète dans le vacarme engendré par l’activité stellaire, est un défi instrumental et observationnel que SPIRou a pu relever avec brio grâce à ses capacités vélocimétriques et polarimétriques uniques. Cette prouesse a nécessité une analyse détaillée des données SPIRou au moyen de techniques numériques complexes, qui ont permis de révéler le signal planétaire par une modélisation précise des phénomènes magnétiques opérant à la surface de l’étoile jeune. AU Mic b devient ainsi la première planète dont la masse et la densité moyenne sont mesurées de manière fiable avec SPIRou, et la première planète jeune pour laquelle ces quantités sont connues.

En observant AU Mic alors que la planète transite devant le disque stellaire, SPIRou a également pu estimer l’inclinaison de l’orbite planétaire, qui se révèle être bien alignée par rapport au plan équatorial de son étoile hôte (un résultat confirmé également par d’autres instruments comme ESPRESSO au VLT/ESO). Cette orbite alignée de AU Mic b est une illustration parfaite de ce que prédit la théorie: les planètes géantes se formeraient loin de l’étoile et migreraient rapidement dans l’environnement circumstellaire immédiat par interaction gravitationnelle entre la planète en formation et le disque. La mesure du champ magnétique stellaire obtenue avec SPIRou au cours du transit a notamment permis une mesure plus fiable de l’inclinaison de l’orbite planétaire.

Le système AU Mic en bref
Vue d’artiste d’un système planétaire jeune. Crédit : NASA’s Goddard Space Flight Center

AU Mic est une jeune étoile située à seulement 32 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Microscope. Avec une masse de la moitié de celle du Soleil et une température d’à peine 3500°C (contre 5500°C pour le Soleil), c’est ce qu’on appelle une “naine rouge”. AU Mic est âgée de 22 millions d’années, soit quelques mois à peine si l’on rapporte la durée de vie d’une étoile (environ 10 milliards d’années) à celle d’un être humain. En 2018 et 2020, la sonde spatiale TESS / NASA a détecté des baisses périodiques dans le flux lumineux émis par AU Mic vers la Terre, baisses qui ont été attribuées à la présence d’une planète en transit devant le disque stellaire. Cette planète a un rayon d’environ 4x celui de la Terre, et ne met que 8,46 jours pour accomplir une révolution autour de son étoile. AU Mic est par ailleurs connue pour posséder un disque de débris de grand diamètre par rapport à l’orbite de la planète, qui constitue une empreinte résiduelle du disque protoplanétaire ayant donné naissance à la planète. Des structures en mouvement dans ce disque ont été détectées et attribuées à la présence d’autres planètes dans le système de AU Mic. De par son jeune âge, l’étoile hôte tourne 5x plus vite sur elle-même que ne le fait le Soleil, ce qui la rend extrêmement active et magnétique, avec de fréquentes éruptions monstrueusement énergétiques, et vient largement bruiter les mesures vélocimétriques. De par sa brillance dans le domaine infrarouge sondé par SPIRou, AU Mic offre de belles perspectives d’observation pour enquêter sur les planètes en orbite autour d’étoiles actives, et apparaît comme un laboratoire idéal pour tester de nouvelles méthodes de détection.

SPIRou au Télescope Canada-France-Hawaii (TCFH)
Vue nocturne du TCFH. Crédit : TCFH / J.-C. Cuillandre

SPIRou est le nouveau spectropolarimètre et vélocimètre de haute précision récemment installé sur le télescope de 3,6 m TCFH situé au sommet du Maunakea sur la grande île d’Hawaï. En utilisant la technique vélocimétrique grâce à laquelle des centaines d’exoplanètes ont déjà été dévoilées, SPIRou est capable de détecter les signaux périodiques induits par des planètes en orbite autour de leurs étoiles hôtes, et d’ainsi mesurer les masses des planètes détectées. SPIRou est également capable d’effectuer en même temps une analyse polarimétrique de la lumière stellaire, permettant aux astronomes de détecter et de caractériser le champ magnétique des étoiles hôtes, et ainsi de caractériser l’activité qui pollue les données vélocimétriques. Fonctionnant dans le proche infrarouge (de 0,95 à 2,55 µm), SPIRou a été optimisé pour la détection des planètes et la cartographie des champs magnétiques des naines rouges et des étoiles jeunes, brillantes dans ce domaine de longueur d’onde. Les performances instrumentales et les capacités scientifiques de SPIRou ont été décrites récemment dans deux articles du consortium international (Donati et al 2020, Moutou et al 2020) sur la base des premières données obtenues avec SPIRou. D’ici la fin de l’année 2021 SPIRou sera secondé par SPIP, un instrument jumeau qui équipera le télescope Bernard Lyot à l’observatoire du Pic du Midi.

Le nouveau spectrographe / spectropolarimètre SPIRou, grâce auquel ces nouveaux résultats ont été obtenus, a été installé au Télescope Canada-France-Hawaii en 2018. SPIRou est un instrument cryogénique refroidi à -200°C, qui doit être régulé en température avec une précision extrême de 0.001°C pour parvenir à détecter des planètes comme celle d’AU Mic. Crédit : SPIRou team / S. Chastanet (CNRS / OMP)
Détecter les planètes avec SPIRou

La vélocimétrie est une technique qui permet de mesurer la vitesse radiale d’une étoile, c’est-à-dire sa vitesse le long de la ligne de visée de l’observateur, en utilisant l’effet Doppler à la manière des radars routiers. Il s’agit de détecter des fluctuations périodiques de la vitesse radiale d’une étoile, fluctuations dont l’amplitude renseigne sur le rapport de masse entre la planète et l’étoile, sur la distance respective des deux corps et sur l’inclinaison et la forme de l’orbite de la planète. AU Mic b parvient à moduler la vitesse radiale de son étoile de ±8,5 m/s, une variation qui se répète régulièrement tous les 8,46 jours; en comparaison, l’activité magnétique à la surface d’AU Mic induit des variations apparentes de vitesse radiale qui peuvent atteindre ±80 m/s en quelques jours.

Cette animation présente le principe de la méthode vélocimétrique employée par SPIRou pour étudier les exoplanètes. Au cours du mouvement orbital de la planète, l’étoile décrit également une orbite mais de dimension nettement plus réduite. SPIRou peut alors mesurer un mouvement périodique alternant entre rapprochement et d’éloignement de l’étoile par effet Doppler-Fizeau. Crédit:ESO / L. Calçada

L’équipe

L’équipe scientifique comprend des chercheurs de plusieurs laboratoires français dont Julien Morin du Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM, Université de Montpellier & CNRS). SPIRou a été financé par divers partenaires en France, Canada, CFHT, Suisse, Brésil, Taiwan, et Portugal. L’instrument SPIP qui équipera bientôt l’Observatoire du Pic du Midi est principalement financé par la région Occitanie.

Références
Contact LUPM et référence web

LUPM : Julien Morin

Site web SPIRou à l’IRAP/OMP : http://spirou.irap.omp.eu

Ressources supplémentaires sur l’enseignement et la recherche en physique stellaire et exoplanétaire à Montpellier

L’Astronomie à Montpellier au fil des siècles

L’Astronomie à Montpellier au fil des siècles

Rédacteur: Henri Reboul

I – L’astronomie fondamentale et la mécanique céleste

Montpellier a une longue et continue tradition d’astronomie universitaire.

En 1610, quelques mois après les premières observations astronomiques de Galilée, un professeur de droit de Montpellier, Pacius (Giulio Placc de Beriga), observe avec une lunette (que lui a procuré son ancien élève Peiresc, lui-même élève de Galilée)

Dès 1682 une « chaire de Mathématiques et d’Hydrographie » inclue l’enseignement de l’astronomie. La « Société Royale des Sciences de Montpellier » dont l’astronomie est la principale activité est fondée en 1706. La chaire de Mathématiques et d’hydrographie de l’université est réunie en 1764 à la Société Royale des Sciences de Montpellier. On peut citer comme enseignants d’astronomie sur ce poste :

* Nicolas FIZES qui en 1689 publie les « Éléments d’Astronomie »

* Antoine FIZES (fils du précédent) et CLAPIES après 1718

* DANYZY (décédé en 1777)

* Hippolyte DANYZY (fils du précédent et conservateur de l’observatoire à partir de 1781)

L’exposition Regards sur les lumières a présenté en 2007 les instruments de l’observatoire de Montpellier au XVIIIe siècle

Après la suppression de 1793 (et la fermeture de l’observatoire), la ci-devant Société Royale des sciences se reconstitue en « Société Libre des Sciences et Belles-Lettres de Montpellier » dès 1796 et Hippolyte DANYZY redevient conservateur de l’observatoire de 1803 à 1809.

C’est donc tout naturellement que la « faculté des sciences » de Montpellier, créée en 1809, est dotée dès 1810 d’une chaire d’astronomie et que l’observatoire est rattaché à la faculté des sciences . Les universitaires reçoivent à partir de 1812 le matériel et les collections qui avaient été saisis lors de la révolution à la « Société Royale des Sciences » et notamment, pour ce qui concerne l’astronomie, le télescope Grégorien de 1770 et les pendules de Le Roy, équipement qu’ils complètent dans les années suivantes par les acquisitions d’un théodolite de Gambey, d’un chronomètre de Bréguet, d’une lunette achromatique de Cauchoix et, en 1879, du télescope de Foucault installé au jardin des Plantes. Une chaire de « mécanique rationnelle » sera créée en 1883.

En 1898, « Astronomie » est un des 10 certificats de licence de la faculté des sciences. Voici leur liste :

-* Astronomie
-* Calcul différentiel et intégral
-* Mécanique rationnelle
-* Algèbre supérieure
-* Physique générale
-* Chimie générale
-* Minéralogie
-* Zoologie
-* Botanique
-* Géologie.

En 1920 ou 1921 sont créés une chaire de « calcul différentiel et intégral et astronomie » et le certificat « Astronomie approfondie ». Le premier, « Astronomie », disparaîtra en 1940.

Voici une liste d’universitaires concernés (de près ou de loin) par l’enseignement de l’astronomie à la Faculté des Sciences de Montpellier (FSM) de 1810 à 1960 (ne sont indiqués que les services à la FSM) :
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* Joseph-Antoine REBOUL : chaire d’astronomie de 1810 à 1816 (portrait)

* Joseph-Diez GERGONNE : chaire d’astronomie de 1816 à 1836

* Pierre LENTHÉRIC a assuré le cours d’astronomie de 1830 à 1833

* C.J.B.L. LARCHER D’AUBANCOURT : chaire d’astronomie de 1836 à 1841. Il aurait en fait assuré l’enseignement théorique d’astronomie dès 1817 alors qu’il était professeur de Physique, Gergonne assurant la partie observationnelle.

* Benjamin VALZ est chargé du cours d’astronomie en 1836

* Jean-Nicolas LEGRAND : chaire d’astronomie de 1841 à 1868 (chargé de cours d’astronomie de 1837 à 1841) (portrait)

* Edouard Albert ROCHE* : chaire de mathématiques transcendantes de 1852 à 1883 (chargé de cours de mathématiques transcendantes de 1849 à 1852) (portrait)

* Edouard COMBESCURE : chaire d’astronomie de 1871 à 1883 (chargé de cours d’astronomie de 1863 à 1871)

* Louis SAUVAGE : chaire de mécanique rationnelle de 1883 à 1885

* Eugène FABRY (1856-1944) : chaire de mécanique rationnelle de 1888 à 1890 (chargé de cours mécanique rationnelle de 1886 à 1888) puis professeur de mathématiques pures de 1890 à 1920 (photo à la faculté des sciences de Marseille vers 1920)

* Samuel-Barthélémy-François DAUTHEVILLE : (1849-1940) chaire de mécanique rationnelle de 1890 à 1921 (professeur adjoint d’astronomie de 1886 à 1890)

* Elie-Joseph CARTAN, maître de conférences d’astronomie de 1894 à 1896 (et père d’Henri Cartan). (voir Notice de J J O’Connor et E F Robertson)

* Auguste-Victor LEBEUF : (1859-1931) maître de conférences de mathématiques-astronomie de 1898 à 1902 (puis professeur d’astronomie à Besançon)

* Adolphe BUHL : (1878-1949) maître de conférences de mathématiques-astronomie de 1903 à 1909

* Armand DENJOY : maître de conférences de mathématiques-astronomie de 1909 à 1918 (puis, 1922, professeur de mécanique céleste à la Sorbonne)

* Emile-Louis-Frédéric TURRIÈRE : chaire de mécanique rationnelle en 1921 (maître de conférences d’astronomie de 1919 à 1921)

* Pierre HUMBERT : chaire de calcul différentiel et intégral et Astronomie de 1921 à 1953

* Jacques-Lucien-Julien SOULA : chaire de calcul différentiel et intégral et Astronomie de 1954 à 1957 (maître de conférences de mathématiques-astronomie de 1921 à 1925, professeur sans chaire de 1926 à 1933, professeur à titre personnel de 1933 à 1954)

* Robert CAMPBELL : maître de conférences de mathématiques-astronomie de 1953 à 1954

* Jean-Pierre KAHANE : maître de conférences de mathématiques-astronomie de 1954 à 1957

* Marcel LEFRANC : maître de conférences de mathématiques-astronomie en 1957. Revient plus tard comme professeur de Mathématiques

* Gérard-Henri COUCHET : chaire de mécanique rationnelle de 1956 à 1960

(*) : Roche n’apparaît pas comme enseignant d’astronomie. Sa contribution au progrès de la mécanique céleste, ses 34 années d’enseignement à la faculté des sciences de Montpellier et ses actions pour le développement de l’astronomie dans sa ville et la préservation de son patrimoine le placent d’office dans la liste.

II – L’Astrophysique et la Cosmologie

Dans les années 1950, l’enseignement d’Astronomie à Montpellier était centré sur la mécanique céleste et l’astronomie fondamentale.

La France, pionnière (et héritière d’une longue tradition) dans le domaine de la mécanique céleste où elle continue à exceller de nos jours a connu un retard (par rapport aux pays anglo-saxons) au développement de l’enseignement (et de la recherche) en Astrophysique. Après des pionniers dès les années 1930 comme Daniel Barbier, Henri Mineur et Daniel Chalonge, on doit beaucoup à Evry Schatzman pour le développement cette discipline à Paris à partir de 1950. La France connaîtra ensuite un retard semblable au développement de la Cosmologie … sauf à Montpellier.

A Montpellier, c’est en 1960, à la demande du professeur Gérard-Henri COUCHET (qui y enseignait l’Astronomie Fondamentale) et avec l’approbation d’André DANJON (1890-1967) à Paris, qu’un poste de « Maître de conférences » (équivalent actuel du « professeur de 2ème classe ») d’Astrophysique a été ouvert. Il a été pourvu par Henri ANDRILLAT (1925 – 2009) qui a commencé aussitôt l’enseignement optionnel de cette discipline dans les « licences » [2] de Physique et de Mathématiques. Il a été promu « professeur sans chaire » en 1963. A sa demande un poste d’assistant a été ouvert à la rentrée de 1965 et pourvu par Francis GLEIZES.

En 1964 (ou 1965 ???) Henri ANDRILLAT a rajouté l’enseignement de la Cosmologie moderne : il s’agissait là d’une première introduction en France (au niveau licence-maîtrise ou « Bac+3, Bac+4 ») qui accompagnait, voire précédait, les premières validations observationnelles de la théorie du « Big Bang » (comme les quasars et le rayonnement de fond cosmologique). Dans les années 70, le « C4 d’Astronomie » de 225 heures incluait alors pour une moitié l’astronomie fondamentale et l’astrophysique et, pour l’autre moitié, la cosmologie. Il constituait un module optionnel pour les « maîtrises » [3] de Mathématiques et de Physique.

En 1975 (?) une « Option Astrophysique » (incluant la cosmologie) est adjointe au troisième cycle de Physique théorique

Depuis 1965 l’Astrophysique et la Cosmologie sont enseignées à la faculté des Sciences de Montpellier, devenue l’ »UFR Sciences » de l’ « Université Montpellier 2 : Sciences et Techniques du Languedoc », laquelle UFR a repris le titre de « Faculté des Sciences » en 2008. Au fil des années ces enseignements se sont diversifiés, pour s’adapter aux différents cycles et filières, en formation permanente, en actions de diffusion de la connaissance à l’extérieur de l’université,…

En préparation d’une association avec le CNRS une « Jeune Equipe » est créée au début 1985. Quatre ans plus tard c’est l’« URA 1368 » (Unité de recherche associée au CNRS) qui est labellisée. Elle devient (à la suite une réunion de cette URA, le 28 février 1990) le « GRAAL » (Groupe de Recherche en Astronomie et Astrophysique du Languedoc) avec le statut d’« UMR 5024 » (Unité Mixte de Recherche CNRS-UM2).
Le GRAAL va vivre 20 ans et fusionne le 1er janvier 2011 avec une grande partie du LPTA (Laboratoire de Physique Théorique et Astroparticules) pour former l’actuel LUPM (Laboratoire Univers et Particules de Montpellier), UMR 5299.

Ci-dessous sont présentées les listes des DEA et thèses soutenues ou encadrées au laboratoire d’Astronomie entre 1963 et 1997 ainsi que les polycopiés pour les étudiants réalisés durant cette période. Tous ces documents sont constitutifs d’un « Fonds Andrillat » déposé depuis juillet 2013 et accessible à la BIU-Sciences.

A été rajouté à ce fonds l’Hommage à Henri Andrillat édité par la présidence de l’UM2 en 2011.

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III – Les « coupoles » de l’université

NOTE : Vous pouvez visiter les principales pièces de la collection d’astronomie de l’université de Montpellier (56 sont classées « Monument historique ».

Les Travaux Pratiques d’Astronomie de la faculté des sciences (devenue Université Montpellier 2) ont eu des localisations diverses.

La tour de la Babote. Après la révolution la ville avait mis l’ancien observatoire à la disposition du professeur d’Astronomie de la toute nouvelle faculté des sciences (ainsi que le matériel saisi en 1793). Mais l’état de délabrement de ce bâtiment n’en fera qu’occasionnellement l’observatoire de la faculté des sciences durant le XIXe siècle. En 1832 la tour est affectée au télégraphe Chappe.

L’arc de triomphe. Pendant quelques mois en 1835-1836 les observations se font depuis un abri à toit tournant construit par la faculté sur la porte du Peyrou. Mais les protestations de la population l’ont fait démonter aussitôt l’enseignement terminé.

La cathédrale saint-Pierre En 1837, après plusieurs hébergements provisoires, la faculté des Sciences s’installe à l’hôtel Plantade à « deux » pas de la cathédrale. La tour-clocher de l’édifice sert alors aux observations pendant une assez longue période, notamment pour celles des protubérances solaires lors de l’éclipse totale de soleil de 1842. (Le jeune Édouard Roche participe à cette observation mémorable dirigée par l’abbé Peytal).

Différentes tours et terrasses de la ville ont été également utilisées durant ces années. (On peut remarquer que si le clocher de la cathédrale n’était qu’à deux (cents) pas de la faculté … il restait ensuite deux cents marches (et bien peu amènes) pour y monter… avec le matériel d’observation)

À nouveau la tour de la Babote En 1855, avec l’enlèvement du télégraphe Chappe, les observations peuvent reprendre sur la terrasse.

La coupole du jardin des Plantes Après l’occasion manquée en 1862 de la création du grand observatoire voulu par Le Verrier c’est en 1879 qu’est érigée cette coupole dotée (par un legs conséquent du professeur d’astronomie Legrand) d’un télescope de Foucault de très grande qualité.

La cabane du rectorat En 1890 la faculté des sciences déménage à la rue de l’université (l’actuel rectorat). Une « cabane » y est construite sur la terrasse de l’Institut de Mathématiques pour abriter une lunette astronomique Cette cabane est (pour des raisons diverses) plus facile d’accès que la coupole du jardin des plantes mais les deux lieux accueillent vraisemblablement des TP jusqu’au milieu du XXe siècle.

L’OUM2 (Observatoire de l ’UM2) Lors de déplacement en 1963 de la faculté des sciences et de son laboratoire d’Astronomie depuis le centre ville vers le campus actuel du triolet, c’est un observatoire, avec deux coupoles munies d’instruments modernes (télescope de 50 cm et spectrographe, télescope de Schmidt, coronographe, …) et des dépendances adaptées (bureau, labo photo, ateliers) qui est bâti sur la terrasse au 5ème étage du bâtiment de Physique.

Durant une dizaine d’années ces coupoles ont été utilisées pour l’enseignement (TP) et la recherche (DEA, thèses). Vers la fin des années 1970 leur usage s’est progressivement recentré sur les travaux pratiques des étudiants inscrits dans divers modules d’astronomie.

Une première modernisation de la coupole ouest a été faite en 1995 avec le remplacement du récepteur photographique par une caméra CCD refroidie, construite au laboratoire, au foyer du spectrographe. Une refonte complète de la motorisation du télescope de 50 cm et de l’électronique de refroidissement et d’acquisition du CCD a été menée à bien et inaugurée le 10 mars 2006.

En 2009, Année Mondiale de l’Astronomie, les trappes des deux coupoles ont été remplacées et motorisées et la monture équatoriale de la coupole est modifiée en pilotage numérique et pointage automatique.

En voici quelques images :

 

IV Le patrimoine astronomique de l’université de Montpellier

Un texte en anglais (bien que le titre en soit « De Astronomicis Instrumentis in Universitate Monspeliensi« ) extrait des proceedings des journées de la SF2A 2013 est disponible

 

 

[1] Les informations rassemblées dans les parties I et III sont essentiellement extraites des ouvrages de :

* Édouard ROCHE « Notice sur l’Observatoire de l’ancienne société des sciences de Montpellier » (1881, Mémoires de l’Académie des Sciences de Montpellier)

* Pierre HUMBERT « L’aube des observations astronomiques à Montpellier », 1940, Monspeliensia tome II, fascicule III

* Louis DULIEU « La faculté des Sciences de Montpellier » aux Presses universelles (1981)

* Jean-Michel FAIDIT « L’Observatoire de la Babote » (1986, ISBN 2-9501264-0-5)

* Jean-Michel FAIDIT « Les « amateurs de sciences » d’une province et le ciel au XVIIIe siècle : Astronomie et Astronomes en Languedoc : approche d’histoire des sciences ». Thèse de l’université Montpellier III , 1993

* Jean-Michel FAIDIT « Le pavillon d’astronomie du jardin des plantes » (2001, ISBN 2-9516194-0-5)

* Jean-Michel FAIDIT « Limites et lobes de Roche » (2007, ISBN 978-2-7117-4017-8)

* Jean-Michel FAIDIT et Jean-Gabriel FOUCHE « La Société Astronomique Flammarion de Montpellier (fondée en 1902à et la tour de la Babote » (2007, ISBN 2-9516194-2-1)

On trouvera des renseignements complémentaires sur le site de l’Académie des sciences et lettres de Montpellier : l’historique, les membres de l’ancienne société royale ainsi que les sièges et titulaires depuis 1848.

[2] Avant 1967 la « licence » de Physique se préparait en deux ans et était alors constituée de 4 modules obligatoires (Techniques Mathématiques de la Physique, Electricité, Optique et Thermodynamique-mécanique) et d’au moins deux modules optionnels et semestriels : (Electronique, Electrotechnique, Astronomie, Mécanique générale). Un système semblable existait pour la « licence » de Math.

[3] les « maîtrises » apparaissent en 1967 (ou 1968 ?) . A partir de là, licence et maîtrise se préparent chacune en un an et correspondraient aux première et deuxième années des anciennes licences mais cette réforme est en corrélation avec celle du premier cycle ou l’ancienne « propédeutique » (préparée normalement en un an) est devenue le DEUG (deux ans).

Offres Stages/Thèses/Emplois

Offres Stages/Thèses/Emplois

Offres d’emplois

 

 

 

Offres de stages

 

Offres de thèses

Conférences

Conférences

Pour héberger le site de votre conférence/workshop, vous pouvez utiliser la plateforme de gestion de congrès scientifiques : https://www.sciencesconf.org/

 

Conférences & Séminaires

Conférences

 

 

Séminaires

Service instrumentation

Service instrumentation

Responsable: Patrick BRUN

 

Nos missions
  • Étudier, développer et concevoir des dispositifs expérimentaux et des instruments pour répondre aux sollicitations des groupes de recherche du laboratoire.
  • Mettre à disposition nos compétences en instrumentation :
    • Électronique
    • Contrôle /commande
    • Optique
    • Microcontrôleurs
    • Automates
    • Programmation d’Interfaces Homme / Machine
    • Traitement de données
    • Mécanique
    • CAO électronique
    • … et plus encore !

 

Nos projets

Le service est impliqué sur différents projets instrumentaux internationaux de physique de particules et intervient à chaque étape de leur développement : étude de faisabilité, conception préliminaire, conception détaillée, réalisation, assemblage et intégration.

Parmi ces projets on retrouve deux projets internationaux HESS et CTA, dont le service instrumentation a développé les sources lumineuses pulsées de calibration pour les différentes caméras des différents télescopes, un LIDAR élastique en fonctionnement sur le site de HESS en Namibie et un LIDAR Raman en cours de développement pour CTA.

Depuis fin 2019 le service est impliqué dans le projet KM3NeT, télescope à neutrinos de nouvelle génération. Cet instrument est composé de deux télescopes sous-marins qui sont en cours de construction et déploiement au large de Toulon (ORCA) et de la Sicile (ARCA). Le LUPM est un site de production de Base Modules pour le télescope ORCA et est responsable de la migration du software White Rabbit PTP Core.

Dernier arrivé en date, ANDES (anciennement connue sous le nom HIRES) est un instrument de deuxième phase destiné à équiper l’ELT, futur plus grand télescope optique et proche infrarouge. Le service instrumentation est impliqué dans le développement de l’unité de calibration et est responsable de la partie contrôle-commande du module LDP (Light Distribution Point). L’Unité de calibration a pour but de fournir les faisceaux de lumière de référence pour l’instrument ANDES.

 

Membres du service :

Service informatique

Service informatique

Responsable : Michèle SANGUILLON

Les missions du service informatique sont :

  • Assurer la mise en place et le suivi des infrastructures informatiques du laboratoire, systèmes et réseaux, ainsi que le support aux utilisateurs,
  • Gérer, maintenir, suivre et accompagner notre infrastructure de cloud computing, au sein du Groupement d’Intérêts Scientifiques France-Grilles,
  • Mener un certain nombre de projets de développements pour des expériences des domaines des astroparticules et de la physique stellaire, dans le cadre de collaborations internationales (CTA, SVOM, Observatoire Virtuel),
  • Optimiser les programmes informatiques utilisés au laboratoire, ainsi que dans des collaborations internationales (CORSIKA),
  • Gérer la base de données POLLUX de spectres théoriques stellaires et assurer l’accès à ces données que ce soit via un site web du laboratoire ou à travers l’infrastructure de l’observatoire virtuel
Nos activités
  • Informatique système : Administration Système et Réseau, gestion du parc informatique et assistance aux utilisateurs
  • Informatique appliquée :
  • Formation : Ateliers informatique à destination des membres du laboratoire et des stagiaires
Membres de l’équipe informatique

 

 

Cosmogravity

 

Cosmogravity

Responsable: Henri REBOUL

Calculateur d’univers et de trajectoires en relativité générale

Application développée dans le cadre des projets tuteurés du parcours Physique Numérique du Master 1 de Physique de l’Université de Montpellier

Cosmogravity

Encadré par Jean-Pierre Cordoni, Isabelle Mougenot, Henri Reboul, David Cassagne et Brahim Guizal.

 

Application web testée sur tout support et compatible avec les navigateurs suivants :

  • Chrome v.67 et supérieure
  • Firefox Quantum v.61 et supérieure
  • Edge v.41 et supérieure
  • Safari v.11 et supérieure
  • Opera v.46 et supérieure
  • Internet Explorer 11

Licence : CC-BY-NC-SA

Pour toute remarque ou suggestion, s’adresser à H. Reboul

Particules, Astroparticules, Cosmologie : Théorie

Particules, Astroparticules, Cosmologie : Théorie – PACT

Responsable: Felix BRÜMMER

Présentation

L’équipe PACT regroupe des physiciens théoriciens travaillant sur des thématiques de recherche ciblées à la fois sur l’infiniment petit (les particules élémentaires et leurs interactions), l’infiniment grand (les échelles astrophysiques et cosmologiques), et les connexions intimes entre ces deux extrêmes.

Parmi les sujets phares étudiés par l’équipe, on trouve la construction et l’étude de théories fondamentales au-delà du modèle standard (>MS) impliquant de nouvelles particules et interactions, potentiellement unifiées à une échelle d’énergie proche de la masse de Planck ; l’exploration théorique et phénoménologique du problème de matière noire en astrophysique et en cosmologie, l’élaboration de scénarios de particules de matière noire dans des théories >MS et de stratégies de recherches de signatures de ces dernières dans des observables astrophysiques, cosmologiques, ou « en laboratoire » ; l’étude de l’univers primordial (inflation, génération de l’asymétrie matière-antimatière, champs magnétiques primordiaux, etc.).

L’équipe PACT du LUPM comprend 8 chercheurs et enseignants-chercheurs permanents, quelques émérites, plusieurs doctorants et postdoctorants. Elle a des liens étroits avec l’équipe IFAC du L2C qui compte 3 chercheurs permanents.

 

Thèmes de recherche

Les thèmes de recherche principaux en physique des particules, reliés aux développements théoriques et à la phénoménologie du modèle standard et au-delà sont :
– Les modèles supersymétriques minimaux (MSSM), et leurs extensions avec des superchamps singlets (NMSSM, N2MSSM).
– Les différents scénarios de brisure de la supersymétrie (notamment la supergravité – SUGRA – et la brisure dans un secteur de jauge – GMSB).
– Calculs de précision des spectres de masses et de couplages (développement de codes numériques dédiés – e.g. NMSSMtools).
– Signatures de nouvelle physique aux collisionneurs et contraintes sur les modèles.
– Physique du boson de Higgs et du quark top – connexions avec les extensions du modèle standard.
– Théories effectives appliquées aux recherches de nouvelle physique et à la matière noire.
– Règle de somme spectrale en QCD.
– Aspects formels de la théorie quantique des champs.

Les thèmes de recherche principaux en physique des astroparticules et en cosmologie sont les suivants :
– Scénarios « particules » de matière noire ; trous noirs primordiaux.
– Étude des mécanismes de production et de découplage de la matière noire dans l’univers primordial.
– Recherches de signatures de matière noire (WIMPs, gravitinos, axions, pseudo-photons massifs, etc.).
– Signatures indirectes de la matière noire : nucléosynthèse primordiale, fond diffus cosmologique, rayons gamma, antimatière cosmique.
– Recherche directe de matière noire : prédictions et incertitudes astrophysiques.
– Structuration et dynamique de la matière noire aux petites échelles et leur impact sur les signatures.
– Distribution d’espace des phases de la matière noire dans les structures.
– Univers primordial : inflation, nucléosynthèse primordial, champs magnétiques primordiaux, trous noir primordiaux, baryogénèse, énergie noire.
– Astrophysique des hautes énergies : rayons cosmiques galactiques, antimatière cosmique, rayons gamma (sources exotiques vs. sources astrophysiques standards).

 

Membres de l’équipe
  • Permanents
    • BRÜMMER Felix (U. Montpellier, Responsable d’équipe)
    • DAVIDSON Sacha (CNRS)
    • HUGONIE Cyril (U. Montpellier)
    • JEDAMZIK Karsten (CNRS)
    • LARENA Julien (U. Montpellier)
    • LAVALLE Julien (CNRS)
    • MOULTAKA Gilbert (CNRS)
    • POULIN Vivan (CNRS)
    • PUY Denis (U. Montpellier)
  • Non-permanents et émérites
    • DUBOSCQ Théo (PhD st., U. Montpellier)
    • FERRANTE Giacomo (PhD st., CNRS-IN2P3)
    • HOGG Nathalie (PD, CNRS-IN2P3)
    • JOHNSON Daniel (PhD st., CNRS-IN2P3)
    • MONTANDON Thomas (PD ERC/CNRS)
    • PLOMBAT Hugo (PhD st., U. Montpellier)
    • POUDOU Adèle (PhD st., ERC/CNRS)
    • SCARCELLA Francesca (PD, ANR/CNRS)
    • SIMON Théo (PhD st., CNRS-IN2P3)
    • CAPDEQUI-PEYRANÈRE Michel (U. Montpellier)
    • GRANGÉ Pierre (CNRS)
    • NARISON Stephan (CNRS)
  • Visiteurs
  • FLEURY Pierre (CNRS, IPhT-Saclay)

    •  

    • Anciens membres de l’équipe
      • ABUH-AJAMIEH Fayez (PD OCEVU 2018-2019)
      • ARDU Marco (PhD st., 2020-2023)
      • DESAI Nishita (PD OCEVU 2017-2019)
      • FACCHINETTI Gaétan (PhD st., 2018-2021)
      • FRANCO ABELLÀN Guillermo (PhD st., 2019-2022)
      • LACROIX Thomas (PD 2016-2018)
      • MAGNI Stefano (PhD st. 2012-2015)
      • MURGIA Riccardo (PD CNRS, 2019-2021)
      • PETAC Mihael (PD ANR, 2019-2021)
      • RENARD Fernand (CNRS, 1967-2018)
      • RUFFAULT Ronan (PhD st., 2015-2018)
      • STREF Martin (PhD st., 2015-2018)

    Lien vers la page des séminaires communs des équipes PACT (LUPM) et IFAC (L2C) :
    https://www.coulomb.univ-montp2.fr/Seminaires-IFAC?lang=fr

    Lien vers la page du groupe IFAC du L2C :
    https://www.coulomb.univ-montp2.fr/-Equipe-Interactions-fondamentales-astroparticules-et-cosmologie-?lang=fr

    Lien vers la page du groupe de théorie des champs du L2C :
    https://www.coulomb.univ-montp2.fr/-Equipe-Theorie-des-champs-et-?lang=fr

     

     

    Publications de l’équipe PACT