Dynamique des systmes plantaires,satellitaires et galactiques

mardi 25 septembre 2018 de 14h30 16h45Grande salle des sances delInstitut de France23, quai de Conti, 75006 Paris

Confrence-dbat

La dynamique des disques, que ce soit pour les systmes plantaires ou galactiques, prsente beaucoup de similarits,tant des ensembles de corps en rotation rgis par la gravit.Leur volution est fortement influence par des phnomnesde rsonance, et de migration radiale associe. Pourtant il ya aussi beaucoup de diffrences, les disques galactiques tantplus soumis leur propre auto-gravit, et le degr de dissi-pation par collisions, ou lhydrodynamique du gaz tant trsvariable. Dans cette confrence, seront exposs les rsultats rcents surla formation des plantes et systmes plantaires, la fois lesystme solaire et les systmes extra-solaires, ainsi que dessatellites naturels, qui constituent des vritables systmes plantaires en miniature. La comparaison sera faite avec lesdisques galactiques, notamment celui de la Voie Lacte et lesrsultats tout nouveaux du satellite GAIA, de mme dudisque dtoiles dans le noyau de la Voie lacte, autour dutrou noir super-massif et les rsultats de linstrument Gravitydu VLT (Very Large Telescope) de lEuropean Southern Observa-tory (ESO).

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Alessandro MORBIDELLIObservatoire de Nice, France et Acadmie des sciencesAlessandro Morbidelli consacre sa recherche la comprhension de la formation du systme solaireet des systmes plantaires en gnral et cela depuis lvolution des disques proto-plantaires, laformation des premiers embryons solides au sein de ces disques, jusqu lvolution de notresystme solaire actuel et des exoplantes. En mai 2005, Alessandro Morbidelli et ses collabateursmettent au point un modle dcrivant lvolution tardive du systme solaire. Ce nouveau modle(dit de Nice) a profondment marqu la communaut travaillant dans ce domaine et est devenuune rfrence incontournable pour les scnarios de formation du systme solaire. Ses travaux ontt reconnus par le Grand Prix Lpine de la Ville de Nice, le prix Harold Clayton Urey delAmerican Astronomical Society, le prix Prix Mergier-Bourdeix de lAcadmie des sciences. Il estpar ailleurs membre de lAcadmie royale de Belgique

Les organisateurs de la confrence-dbat

Jacques LASKARObversatoire de Paris et Acadmie des sciencesJacques Laskar est astronome lObservatoire de Paris, directeur de recherche au CNRS, membredu Bureau des Longitudes et de lAcadmie des sciences. Il travaille sur la dynamique des systmesplantaires. En prolongeant les travaux de Laplace et de Lagrange par des calculs analytiques surordinateur, il a mis en vidence le mouvement chaotique des plantes du Systme Solaire, ce quirend impossible la dtermination de leurs orbites au-del de 60 millions d'annes. Il a aussi montrque l'axe de rotation de Mars est fortement chaotique et que laxe de la Terre ne doit sa stabilitqu' la prsence de la Lune

Anne-Marie LAGRANGEInstitut de plantologie et dastrophysique de Grenoble et Acadmie des sciencesAnne-Marie Lagrange travaille dans le domaine de la formation et l'volution des systmesplantaires depuis 30 ans. Ses travaux ont d'abord port sur l'vaporation des exocomtes, puissur la recherche en imagerie haut contraste et haute rsolution et l'tude des disques plantairesde dbris, rsidus de la formation des plantes, puis des exoplantes. Son quipe avait notammentprdit la prsence d'une plante ou naine brune autour de l'toile beta Pictoris, pour expliquer legauchissement de son disque sous l'action de perturbations gravitationnelles. La plante a tdcouverte dix ans plus tard.

Daniel ROUANObservatoire de Paris et Acadmie des sciencesDaniel Rouan a centr sa recherche instrumentale sur le dveloppement de l'astronomie infrarougeen France, au sol et dans l'espace et plus particulirement sur l'imagerie haute rsolution angulaireet haut contraste (optique adaptative et coronographie). Il est co-dcouvreur d'une trentaine deplantes extrasolaires, dont Corot-7b la premire plante rocheuse dtecte ainsi que la planteimage directement autour de l'toile beta Pictoris. Il a dirig l'cole doctorale d'Astronomie-Astrophysique d'Ile-de-France et est prsident de la fondation La main la pte depuis mars 2014.

Franoise COMBESCollge de France et Acadmie des sciencesFrancoise Combes est professeur au Collge de France (chaire Galaxies et cosmologie), membreet dlgu de la section sciences de l'Univers de l'Acadmie des sciences. Ses recherches l'Observatoire de Paris portent sur la nature de la matire noire, la formation et l'volution desgalaxies, de mme que sur le rle des trous noirs dans leur formation. Elle a reu la mdailled'argent du CNRS, le Prix Tycho Brahe de la Socit astronomique europenne et le PrixGothenburg Lise Meitner.

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14:30 Ouverture de la sanceSbastien CANDEL, prsident de lAcadmie des sciencesCatherine BRCHIGNAC, secrtaire perptuel de lAcadmie des sciences

14:35 Introduction de la sanceAlessandroMORBIDELLI,Observatoire de Nice, France et Acadmie des sciences

14:45 L'origine dynamique du systme solaire et des exoplantesSean RAYMOND, Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux

15:00 Discussion

15:10 Gaia et la dynamique de la Voie LactePaola DI MATTEO, Observatoire de Paris

15:30 Discussion

15:40 L'origine et lvolution des systmes des satellitesSbastien CHARNOZ, Institut de physique du Globe de Paris

16:00 Discussion

16:10 Dynamique dans lenvironnement du centre galactique Guy PERRIN, Observatoire de Paris

16:30 Discussion

16:40 Discussion gnrale et conclusion

Programme

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Sean RAYMONDLaboratoire d'Astrophysique de BordeauxSean Raymond est chercheur CNRS au Laboratoire dastrophysique de Bordeaux. Il estamricain, a fait ses tudes aux Etats-Unis et sa thse luniversit de Washington Seattle. Ses travaux portent principalement sur la formation des plantes et lvolutionde leurs orbites. Il utilise des simulations numriques pour tudier lorigine du systmesolaire et des systmes exoplantaires. Il a galement particip la dcouvertedexoplantes, notamment de deux systmes comprenant des plantes de la taille de laterre dans la zone dite "habitable" de leur toile.

L'origine dynamique du systme solaire et des exoplantesIl existe une diversit tonnante de systmes plantaires. L'tude statistique des exoplantes dmontreque le systme solaire est rare (environ 1 sur 1000). Mais pourquoi est-il si diffrent ? Environ la moiti des toiles dans la galaxie hbergent des super-terres, des plantes de taille compriseentre celle de la terre et de Neptune avec des distances orbitales infrieures la distance Soleil-Mercure.On peut s'interroger sur l'absence de telles super-Terres autour du Soleil. Dix pourcent des "Soleils"possdent des plantes gantes comme Jupiter, mais la majorit de celles-ci ont des orbites beaucoupplus excentriques que celle de notre Jupiter. Larchitecture des systmes plantaires est dtermine lors de leur formation dans des disques de gazet de poussire autour de jeunes toiles. Les modles rvlent deux ingrdients essentiels : la migrationet linstabilit orbitale. Dans cette confrence je prsenterai les bifurcations qui dterminent la diversitdes systmes plantaires, ainsi quune srie dvnements qui peut expliquer la formation du systmesolaire dans un contexte galactique.

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Rsums et biographies

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Paola DI MATTEOObservatoire de Paris

Paola Di Matteo est astronome-adjoint lObservatoire de Paris. Aprs avoir fait sestudes en Italie, luniversit de Rome La Sapienza sur la dynamique des amas globu-laires, elle a rejoint lObservatoire de Paris o elle a travaill sur les phnomnes de fusion de galaxies. Ses travaux actuels portent sur les mcanismes dynamiques de redistribution des toiles dans les disques de galaxies, comme la formation de barres oula migration radiale, quelle tudie notamment laide de simulations numriques.Ltude de ces phnomnes a permis dapprofondir notre comprhension de la formationet de lvolution de la Voie Lacte dans une srie dtudes publies ces dernires annes.

Gaia et la dynamique de la Voie LacteLa mission astromtrique Gaia, lance par lAgence Spatiale Europenne en fin 2013, est en train decartographier en 3D plus dun milliard dobjets de notre Galaxie, avec une precision ingale. Pour la premire fois, nous avons accs aux mouvements de plusieurs millions dtoiles, bien au-deldu voisinage solaire, alors que jusqu prsent ces mesures ntaient possibles qu proximit de notretoile, le Soleil. Je prsenterai les nombreuses premires dcouvertes de la mission Gaia, et en particulierla faon dont Gaia a permis de peser la Galaxie, de mesurer les mouvements densemble des toilesdans le disque, de mettre en vidence les traces fossiles de laccretion dune galaxie satellite dans le halode la Voie Lacte, il y a plusieurs milliards dannes, ou encore de rvler une multitude de courantsstellaires, tmoins de la destruction des amas dtoiles et galaxies satellites par notre Galaxie.

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Sbastien CHARNOZInstitut de physique du Globe de ParisLes travaux de Sbastien Charnoz concernent la question de la formation des plantesmais aussi lorigine et lvolution des anneaux et de satellites des plantes gantes. Aprsune thse soutenue en 2000, sous la direction dAndr Brahic, il a intgr lquipe dima-gerie de la mission Cassini. Il a, au sein de cette quipe, tudi la dynamique des anneauxet des satellites de Saturne et dvelopp de nouvelles thories concernant leur origine.Sbastien Charnoz travaille aujourdhui lInstitut de Physique du Globe (IPGP) pourfaire le lien entre la composition des mtorites et les scnarios de formation des plantes.Il fait aussi partie de la mission CHEOPS (ESA) pour tudier les exoplantes en transit.

Lorigine et lvolution des systmes des satellitesJe vais parler des scnarios de formation des satellites des plantes. Contrairement beaucoup didesreues, les satellites des plantes gantes ne se forment pas ncessairement de la mme manire que lesplantes. Cela semble bien tablit pour les satellites de Saturne, Uranus et Neptune. Je comparerai lesscnarios de formation des satellites des diffrentes plantes gantes et montrerai limportance et lerle crucial que jouent les anneaux. Un des grands rsultats de la mission Cassini est quil existe unlien gntique fort entre anneaux et satellites et jillustrerai cela par des donnes spatiales et dessimulations numriques. Ce type de modle stend aujourdhui la formation de plantes autour denaines blanches et semble tre un processus gnrique, rvl par la dynamique des anneaux de Saturne.

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Guy PERRINObservatoire de Paris

Guy Perrin, n Saint-tienne en 1968 est ancien lve de lcole polytechnique et doc-teur en astrophysique et techniques spatiales de luniversit Paris 7. Il est spcialiste dehaute rsolution angulaire. Il a dirig lquipe OHANA qui a dmontr la recombinaisonde tlescopes optiques par fibres monomodes. Il est le responsable de la contributionfranaise linstrument Gravity dont lobjectif phare est ltude du trou noir super massifau centre de la Galaxie et les tests de la relativit gnrale en champ fort. Il est Directeuradjoint scientifique charg de lastronomie au CNRS/INSU.

Dynamique dans lenvironnement du centre galactique La source radio Sagittarius A* a t dtecte au centre galactique au dbut des annes soixante-dix.Lhypothse dun trou noir super massif a rapidement merg sans quune preuve formelle ne puissetre apporte. La masse de Sgr A* est estime partir des mouvements du gaz et des toiles dans sonenvironnement. Lestimation la plus prcise, environ 4 millions de masses solaires, est donne par lamesure des orbites des toiles les plus proches, lamas S dtoiles jeunes. Ltoile S2 passe au plus prsavec un pricentre seulement 125 units astronomiques de Sgr A*. Lors de son passage rcent aupricentre, la vitesse de S2 a atteint 2,7% de celle de la lumire. Un test de la relativit gnrale a putre ralis avec les instruments Gravity et Sinfoni. Les orbites des autres membres de lamas des toilesS sont rgulirement mesures et dautres toiles plus faibles et plus proches sont recherches avecGravity. Lexistence mme de cet amas si prs de Sgr A* pose question. plus grande distance, lesautres toiles connues sont des populations dtoiles massives volues. Je discuterai la dynamique destoiles au centre galactique et prsenterai les derniers rsultats obtenus.

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