Hitomi Mission Glimpses Cosmic 'Recipe' for the Nearby Universe

The Perseus galaxy cluster, located about 240 million light-years away, is shown in this composite of visible light (green and red) and near-infrared images from the Sloan Digital Sky Survey. Unseen here is a thin, hot, X-ray-emitting gas that fills the cluster. 
Credit: Robert Lupton and the Sloan Digital Sky Survey Consortium

Hitomi Mission Glimpses Cosmic 'Recipe' for the Nearby Universe

Before its brief mission ended unexpectedly in March 2016, Japan's Hitomi X-ray observatory captured exceptional information about the motions of hot gas in the Perseus galaxy cluster. Now, thanks to unprecedented detail provided by an instrument developed jointly by NASA and the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), scientists have been able to analyze more deeply the chemical make-up of this gas, providing new insights into the stellar explosions that formed most of these elements and cast them into space.

The Perseus cluster, located 240 million light-years away in its namesake constellation, is the brightest galaxy cluster in X-rays and among the most massive near Earth. It contains thousands of galaxies orbiting within a thin hot gas, all bound together by gravity. The gas averages 90 million degrees Fahrenheit (50 million degrees Celsius) and is the source of the cluster's X-ray emission.

Using Hitomi's high-resolution Soft X-ray Spectrometer (SXS) instrument, researchers observed the cluster between Feb. 25 and March 6, 2016, acquiring a total exposure of nearly 3.4 days. The SXS observed an unprecedented spectrum, revealing a landscape of X-ray peaks emitted from various chemical elements with a resolution some 30 times better than previously seen.

In a paper published online in the journal Nature on Nov. 13, the science team shows that the proportions of elements found in the cluster are nearly identical to what astronomers see in the Sun.

"There was no reason to expect that initially," said coauthor Michael Loewenstein, a University of Maryland research scientist at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "The Perseus cluster is a different environment with a different history from our Sun's. After all, clusters represent an average chemical distribution from many types of stars in many types of galaxies that formed long before the Sun."

Hitomi's Soft X-ray Spectrometer (SXS) instrument captured data from two overlapping areas of the Perseus galaxy cluster (blue outlines, upper right) in February and March 2016. The resulting spectrum has 30 times the detail of any previously captured, revealing many X-ray peaks associated with chromium, manganese, nickel and iron. Dark blue lines in the insets indicate the actual X-ray data points and their uncertainties.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

One group of elements is closely tied to a particular class of stellar explosion, called Type Ia supernovas. These blasts are thought to be responsible for producing most of the universe's chromium, manganese, iron and nickel — metals collectively known as "iron-peak" elements.

Type Ia supernovas entail the total destruction of a white dwarf, a compact remnant produced by stars like the Sun. Although stable on its own, a white dwarf can undergo a runaway thermonuclear explosion if it's paired with another object as part of a binary system. This occurs either by merging with a companion white dwarf or, when paired with a nearby normal star, by stealing some of partner's gas. The transferred matter can accumulate on the white dwarf, gradually increasing its mass until it becomes unstable and explodes.

An important open question has been whether the exploding white dwarf is close to this stability limit — about 1.4 solar masses — regardless of its origins. Different masses produce different amounts of iron-peak metals, so a detailed tally of these elements over a large region of space, like the Perseus galaxy cluster, could indicate which kinds of white dwarfs blew up more often.

"It turns out you need a combination of Type Ia supernovas with different masses at the moment of the explosion to produce the chemical abundances we see in the gas at the middle of the Perseus cluster," said Hiroya Yamaguchi, the paper's lead author and a UMD research scientist at Goddard. "We confirm that at least about half of Type Ia supernovas must have reached nearly 1.4 solar masses."

Illustration of Hitomi, an X-ray astronomy observatory.
Credits: Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)


The Soft X-ray Spectrometer (SXS) on Hitomi, photographed Nov. 27, 2015, at Tsukuba Space Center in Japan. The SXS permitted scientists to observe the detailed motions and chemical composition of gas permeating the Perseus galaxy cluster.
Credits: JAXA


Taken together, the findings suggest that the same combination of Type Ia supernovas producing iron-peak elements in our solar system also produced these metals in the cluster's gas. This means both the solar system and the Perseus cluster experienced broadly similar chemical evolution, suggesting that the processes forming stars — and the systems that became Type Ia supernovas — were comparable in both locations.

"Although this is just one example, there’s no reason to doubt that this similarity could extend beyond our Sun and the Perseus cluster to other galaxies with different properties," said coauthor Kyoko Matsushita, a professor of physics at the Tokyo University of Science.

Although short-lived, the Hitomi mission and its revolutionary SXS instrument — developed and built by Goddard scientists working closely with colleagues from several institutions in the United States, Japan and the Netherlands — have demonstrated the promise of high-resolution X-ray spectrometry.

"Hitomi has permitted us to delve deeper into the history of one of the largest structures in the universe, the Perseus galaxy cluster, and explore how particles and materials behave in the extreme conditions there," said Goddard's Richard Kelley, the U.S. principal investigator for the Hitomi collaboration. "Our most recent calculations have provided a glimpse into how and why certain chemical elements are distributed throughout galaxies beyond our own."

JAXA and NASA scientists are now working to regain the science capabilities lost in the Hitomi mishap by collaborating on the X-ray Astronomy Recovery Mission (XARM), expected to launch in 2021. One of its instruments will have capabilities similar to the SXS flown on Hitomi.

Hitomi launched on Feb. 17, 2016, and suffered a mission-ending spacecraft anomaly 38 days later. Hitomi, which translates to "pupil of the eye," was known before launch as ASTRO-H. The mission was developed by the Institute of Space and Astronautical Science, a division of JAXA. It was built jointly by an international collaboration led by JAXA, with contributions from Goddard and other institutions in the United States, Japan, Canada and Europe.

For more information about ASTRO-H, visit: http://www.nasa.gov/astro-h

By Raleigh McElvery and Francis Reddy 
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Fore more information, you can contact Philippe Laurent and Andrea Goldwurm at APC

L’optique au coeur de VIRGO

Advanced Virgo est une amélioration majeure du détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo – situé près de Pise en Italie -, ayant pour but d’améliorer la sensibilité du détecteur initial d’un ordre de grandeur. Cette amélioration permet d’augmenter la probabilité de détection et d’étendre l’horizon d’analyse.

Voir article complet sur CNRS/IN2P3 TECH NEWS

Premières lumières du détecteur à neutrino KM3NeT/ORCA

Il s'agit là d'une étape clef pour le programme scientifique et technologique de la collaboration internationale KM3NeT (Cubic Kilometer Neutrino Telescope) impliquant quatre laboratoires de l’IN2P3. Le détecteur KM3NeT est un télescope à neutrinos de seconde génération installé dans les abysses de la Méditerranée.

Voir l'article complet sur le site de l'IN2P3

LISA PATHFINDER, la maîtrise de l’instrument

La mission LISA PATHFINDER est un démonstrateur technologique et constitue une première étape pour l’observation des ondes gravitationnelles depuis l’espace. Le satellite a été lancé par l’ESA le 3 décembre 2015 sur une fusée VEGA.

Voir article complet sur CNRS/IN2P3 TECH NEWS


Retour sur la cérémonie Honoris Causa 2017


Saul Perlmutter est un cosmologiste américain né à Champaign-Urbana en 1959, titulaire de la chaire Franklin W. et Karen Weber Dabby du département de physique de l’université de Californie et diplômé de Harvard magna cum laude en 1981.

Voir l'article complet ici


La naissance de l’astronomie multimessager

« We did it again...but this time we all did it! »
(Dave Reitze, Executive director, LIGO Laboratory, Caltech
Conférence de presse du 16/10/17 à la NSF)


Petit résumé des contributions des équipes de l’APC aux observations de cet événement exceptionnel!

Cette image compare les différentes localisations dans le ciel de l’événement transitoire détecté le 17 août 2017 : à partir des signaux d’ondes gravitationnelles détectés par le réseau global de trois détecteurs Virgo-LIGO (régions colorées en vert) ; en utilisant le sursaut gamma enregistré par les satellites Fermi et INTEGRAL (région colorée en bleue) ; avec le télescope Swope qui le premier a découvert la contrepartie optique. Les encarts sur la droite montrent la galaxie NGC4993 : sur l’image du haut, prise presque 11 heures après les détections des ondes gravitationnelles et du sursaut gamma, une nouvelle source lumineuse (marquée par la mire) est visible ; elle est par contre absente de la photo du bas, prise environ trois semaines avant l’événement.



GW170817 est la première détection d’ondes gravitationnelles par une coalescence d’étoiles à neutrons. Les conséquences de cette découverte sont détaillées dans une dizaine de publications :


Les contributions de l’équipe APC à Advanced Virgo et à l’analyse des données LIGO-Virgo sont détaillées ici

L’APC à été en première ligne sur l’analyse des résultats de GW170817 et aussi sur l’écriture des deux papiers principaux de la  Collaboration LIGO-Virgo.



ANTARES, le télescope à neutrinos de haute énergie installé à 2500m de profondeur au large de Toulon (antares.in2p3.fr)  fait parti du groupe de suivi rapide des alertes envoyées par LIGO et Virgo depuis la première détection en 2015 et l’équipe de l’APC joue un rôle central dans les analyses rapides puis plus fines des données coïncidentes avec les détections d’ondes gravitationnelles.

Quelques heures après l’alerte, ANTARES publiait une première notice GCN (#21522, privée à l’époque) sur la non-détection de contrepartie neutrino dans les données dites online (issues d’une reconstruction préliminaire des muons montants dans le détecteur et sur lesquelles sont appliquées des coupures de sélection drastiques). Au moment de l’alerte, la localisation préliminaire de l’événement gravitationnel était telle que sa zone d’incertitude avait environ 40% de recouvrement avec le champ de vue nominal d’ANTARES. Le raffinement de la localisation ainsi que la détection de contreparties électromagnétiques ont placé l’origine de l’alerte au dessus de l'horizon du détecteur, zone considérée comme aveugle car saturée de muons d’origine atmosphérique. L’équipe de l’APC a alors développé une analyse spéciale permettant de sonder cette région, tout en incluant un nouveau type  d’événements issus de gerbes de particules dans le détecteur, ce qui permit de confirmer la non détection dans la notice GCN #21631 moins de 4 jours après l’alerte et de publier aujourd’hui, conjointement avec IceCube, Auger et LIGO-Virgo une limite sur le flux de neutrino de haute et extrêmement haute énergie de cette première détection de la fusion d’étoiles à neutrons et du sursaut gamma associé.

Contour rouge: localisation à 90% de niveau de confiance de l’origine de l’onde gravitationnelle

Croix noire: direction de la Galaxie hôte NGC4993

Diamants bleus (ANTARES) et Croix vertes (IceCube): direction des événements candidats neutrinos détectés pendant +-500s autour de l’événement OG

Lignes pointillées: délimitation des hémisphères de visibilité d’ANTARES (bleu) et IceCube (vert). L’hémisphère privilégié habituellement est le « up-going » et comme l’événement n’est pas dedans nous avons développé les outils pour regarder aussi les « down-going ».

Bandes bleutées: zone sensible pour AUGER au moment de l’Alerte.

Limites sur la fluence spectrale (lignes noires) et prédictions de certains modèles (couleurs ) en fonction de l'énergie de neutrinos au moment de l’alerte (haut) et sur une période étendue de 14jours après l’alerte (bas).

Les différents chiffres associés aux courbes correspondent à différentes hypothèse de l’inclinaison du jet du sursaut gamma par apport à la ligne de visée

Les membres Antares/KM3NeT à l’APC*
Julien Aublin, Théodore Avgitas, Bruny Baret*, Jean-Pierre Baronick, Simon Bourret, Boutonnet Cédric Champion, Claude, Daniel Cobas, Joao Coelho, Alexis Coleiro*, Marta Colomer, Stéphane Colonges, Alexandre Creusot, Corinne Donzaud*, Pascal Gay, Timothée Grégoire*, Antoine Kouchner*, Cyril Lachaud, Rémi Lebreton, Lindsey Clark Miles, Sotiris Loucatos, Christine Nielsen, Bertrand Vallage, Véronique Van Elewyck (responsable du groupe).
*impliqués dans la détection



Le réseau de télescopes H.E.S.S. a participé à cette première campagne multi-messagers historique, démontrant qu'il possède une réactivité suffisante pour contraindre l'émission non thermique gamma de très haute énergie d'un évènement cataclysmique à l'origine d'un signal d'onde gravitationnelle.

La figure ci-dessus montre les régions identifiées comme étant hautement probables pour le recherche de contreparties, et qui ont été des cibles de choix pour H.E.S.S. La première de ces régions contient la contrepartie SSS17a qui a été identifiée dans le domaine optique plusieurs heures après les observations H.E.S.S. Nous présentons donc ici les premières données de cet objet par un télescope au sol pointant sa cible. Suite à cette première observation, une campagne de suivi a été mise en place par la collaboration H.E.S.S. pendant plusieurs jours, couvrant des échelles de temps de 0.22 à 5.2 jours et des énergies de 270 GeV à 8.55 TeV. Aucune émission gamma significative n'a été détectée. Ces observations ont permis de dériver la première limite supérieure du flux gamma de très haute énergie émis dans les heures et jours qui suivent la coalescence du premier système de deux étoiles à neutrons jamais détecté par les ondes gravitationnelles.

L'équipe gamma de l'APC est fortement impliquée dans le développement et l'analyse des données du réseau H.E.S.S. depuis ses débuts (2002) et possède une expertise histoire dans les domaines des très hautes énergies. Sa participation aux développements d'outils d'analyse efficaces, ainsi qu'aux études multi-longueur d'onde des sources Galactiques et Extragalactiques ont largement contribué à cette réussite historique. Sa position au sein du groupe AHE multi-messagers regroupant les équipes INTEGRAL, ANTARES, KM3Net, TARANIS, ATHENA, JEM_EUSO et SVOM, ainsi que la proximité des équipes LIGO-VIRGO et LISA au sein du laboratoire APC permet des échanges privilégiés et une coordination essentielle à l'avènement de l'Astrophysique multi-messagers. 

Les membres HESS à l'APC
Arache Djannati-Atai, Stefano Gabici, Léa Jouvin, Marion Jacob, Bruno Khélifi, Anne Lemière, Santiago Pita, Régis Terrier



Une alerte a été donnée le 17 août dernier par l’instrument GBM à bord de Fermi. L’équipe a annoncé la détection d’un sursaut gamma (GRB) court, via leur système d’alerte automatique. Parallèlement, un signal clair était détecté dans les données du détecteur LIGO Handford, ensuite confirme par LIGO Livingston et Virgo. Une circulaire annonçant la coïncidence de ces évènements a été rapidement diffusée. Peu après, Volodymyr Savchenko (qui a passé trois années à l'APC et qui est maintenant le responsable du suivi ondes gravitationnelles pour INTEGRAL) a envoyé une circulaire GCN « privé », c’est-à-dire réservée aux chercheurs de LIGO/VIRGO et à ceux qui sont dans l’équipe suivi multi-messager, annonçant la détection par l’anti-coïncidence de SPI à bord d’INTEGRAL. 

Il s'agit de la première détection d’une fusion de deux étoiles à neutrons par les détecteurs LIGO et VIRGO en parallèle à la détection d’un sursaut gamma court, dû à l’émission électromagnétique induite par la fusion, et détecté par INTEGRAL/SPI et FERMI/GBM. 

INTERGRAL a observé un flash gamma durant 100 ms avec INTEGRAL/SPI. Ce flash était en parfaite coïncidence avec le flash gamma aussi observé par l’instrument GBM à bord de Fermi. Par contre, ces deux flashes, qui peuvent s’appeler sursauts gamma courts, sont arrivés sur Terre environ deux secondes après l’onde gravitationnelle. Nous avons pu déterminer une première zone où pourrait se trouver la source par triangularisation à partir des temps d’arrivée des photons gamma vers Fermi et INTEGRAL (voir figures ci-dessous issues du papier INTEGRAL, Savchenko et al., et du papier multi-messager, bien sûr ces figures sont sous embargo jusqu’au 16 octobre). Puis, lorsque LIGO et VIRGO ont affiné leur localisation, les observations à d’autres longueurs d’onde ont pu être effectué, en particulier en optique avec une détection de la contrepartie optique et de la galaxie hôte.

Plusieurs chercheurs APC ont contribué  à la mission INTEGRAL depuis le début de la mission, comme membres du consortium international  en charge du télescope IBIS et en recouvrant des responsabilités importants (Co-investigateur principal de l'instrument IBIS, superviseur scientifique européen). L'équipe Integral d'APC a contribué et contribue encore à la maintenance en vol d'IBIS,  à son étalonnage, au maintien de ses logiciels spécifiques au centre de données d'INTEGRAL  (ISDC) et au traitement scientifique des données de la mission en portant l'intérêt sur  plusieurs axes de recherches, impliquant notamment des trous noirs stellaire ou massifs,  des étoiles à neutrons et des sursauts gamma. Enfin la recherche de sources gamma  de type transitoire associées à des évènements d'ondes gravitationnelles par l'analyse des  différentes données de la mission, dont le système de anti-coïncidence du spectromètre SPI, a été développé en partie au FACe/APC entre 2014-2016, financé par le CNES. Actuellement l'équipe APC d'INTEGRAL est formée par P. Laurent (Responsable), A. Goldwurm,  R. Terrier.

Les membres Integral à l’APC
François Lebrun, Philippe Laurent, Andrea Goldwurm, Paolo Goldoni, Jacques Paul,  Volker Beckmann, Régis Terrier, Isabel Caballero, Maurizio Falanga, Karsten Kretschmer, Lin Lin, Simona Soldi, Volodymir Savchenko, Sandra De Jong, Guillaume Trap


Voir communiqué de presse du CNRS

Revoir la conférence de presse du 16 octobre à Washington


Les ondes gravitationnelles font la première lumière sur la fusion d'étoiles à neutrons

C'est une découverte majeure à plus d'un titre. Les scientifiques de la collaboration LIGO-Virgo (dont le CNRS est membre) ont observé pour la première fois des ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de deux étoiles à neutrons, et non de deux trous noirs comme dans les cas précédents. Autre première : cette source d'ondes gravitationnelles émet de la lumière, observée dans les heures, jours et semaines qui suivirent grâce à la contribution de 70 autres observatoires sur Terre et dans l'espace. Cet ensemble d'observations marque l'avènement d'une astronomie dite « multi-messagers ».1 Une moisson de résultats en est issue : d'une solution à l'énigme des sursauts gamma et à celle de l'origine des éléments chimiques les plus lourds – comme le plomb, l'or ou le platine –, en passant par l'étude des propriétés des étoiles à neutrons ou par une mesure indépendante de la vitesse d'expansion de l'Univers. Une dizaine d'articles scientifiques publiés le 16 octobre 2017 détaillent ces différents aspects. Ils sont signés par de nombreux chercheurs de laboratoires du CNRS (plus de 200 pour l'une des publications), membres de la collaboration LIGO-Virgo ou de groupes d'astronomes partenaires.

C'est une aventure hors du commun qui a démarré, le 17 août 2017 à 14 heures 41 minutes (heure de Paris), par l'observation d'un signal d'ondes gravitationnelles d'un type nouveau. Cette fois, le signal détecté est bien plus long que dans le cas de la fusion de trous noirs (une centaine de secondes contre une fraction de seconde), signe que les deux objets qui finissent par fusionner sont différents de ceux détectés jusqu'à présent. L'analyse détaillée des données indiquera que les masses des deux objets sont comprises entre 1,1 et 1,6 fois la masse du Soleil, ce qui correspond à celles des étoiles à neutrons.

Les étoiles à neutrons sont des vestiges d'étoiles massives. Une étoile géante meurt en explosant, donnant ainsi naissance à une supernova. Ce phénomène extrêmement lumineux ne dure que quelques jours à quelques semaines : une fois l'explosion terminée, il ne reste plus qu'un cœur très dense composé presque uniquement de neutrons – une étoile à neutrons. Celle-ci a la taille d'une ville comme Londres, mais une petite cuillère de sa matière pèse environ un milliard de tonnes : les étoiles à neutrons sont les étoiles les plus petites et les plus denses connues à ce jour. Tout comme les étoiles ordinaires dont elles sont issues, certaines évoluent en couple. Elles orbitent alors l'une autour de l'autre et se rapprochent lentement en perdant de l'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles – un phénomène qui finit par s'accélérer jusqu'à la fusion. Si ce scénario était prédit par les modèles, c'est la première fois qu'il est confirmé par l'observation.

Presque au même moment et de manière indépendante, le satellite Fermi de la Nasa enregistre un sursaut gamma – un flash de rayonnement très énergétique – et lance immédiatement une alerte automatique. Si ce type de flash est relativement fréquent (il s'en produit presque chaque semaine en moyenne), celui-ci a la particularité d'être détecté environ 2 secondes après la fin du signal d'ondes gravitationnelles, indiquant un lien fort entre ces deux événements. Par ailleurs l'analyse des données de Fermi indique une origine spatiale de 1100 degrés carrés compatible avec la localisation par les détecteurs Virgo et LIGO. Le sursaut gamma est également observé par le satellite Integral de l'Agence spatiale européenne (ESA). Ces observations confirment qu'au moins une partie des sursauts gamma courts sont produits par la fusion d'étoiles à neutrons.

La naissance d'une nouvelle astronomie

En parallèle, cette source est localisée dans le ciel en exploitant les temps d'arrivée et l'amplitude des signaux mesurés dans les trois détecteurs d'ondes gravitationnelles (les deux détecteurs de LIGO aux États-Unis et celui de Virgo en Europe). La zone ainsi déterminée, qui couvre environ 30 degrés carrés2 dans la constellation de l'Hydre de l'hémisphère austral, est des dizaines de fois plus restreinte que celle établie par Fermi. Elle est communiquée à près de 90 groupes d'astronomes partenaires pour qu'ils pointent leurs instruments dans cette direction. Douze heures plus tard, le groupe 1M2H utilisant le télescope américain Swope au Chili annonce la découverte d'un nouveau point lumineux dans la galaxie NGC 4993, située à 130 millions d'années-lumière de la Terre. Très rapidement, ce résultat est confirmé par d'autres télescopes de manière indépendante3. A leur suite, de nombreux autres instruments réalisent des observations, dont ceux de l'ESO au Chili, ou le télescope spatial Hubble.

Cette zone est alors scrutée sans relâche et les premières analyses des spectres lumineux4 montrent qu'il ne s'agit pas d'une supernova mais d'un type d'objet encore jamais observé, constitué de matière très chaude qui refroidit et dont la luminosité décroît rapidement – d'où une course contre la montre pour l'observer avant qu'il ne s'estompe.

Selon les modèles, la matière éjectée par la fusion de deux étoiles à neutrons est le siège de réactions nucléaires aboutissant à la formation de noyaux atomiques plus lourds que le fer (comme l'or, le plomb, etc.), grâce à l'abondance de neutrons. Cette matière très chaude et radioactive se disperse alors, émettant de la lumière dans toutes les longueurs d'onde, initialement très bleue puis rougissant au fur et à mesure que la matière refroidit en se dispersant. Appelé kilonova, ce phénomène jusqu'ici uniquement prédit par la théorie est ainsi confirmé de manière convaincante. On a donc observé ce qui est sans doute le principal processus de formation des éléments chimiques les plus lourds de l'Univers !
Outre la confirmation que les fusions d'étoiles à neutrons produisent des sursauts gamma courts, la première détection non ambiguë d'une kilonova et la preuve que les éléments lourds de l'Univers sont formés lors de ce processus, cet ensemble d'observations permet également de mieux comprendre la physique des étoiles à neutrons et d'éliminer certains modèles théoriques extrêmes. Il permet aussi de mesurer d'une nouvelle manière la constante de Hubble, décrivant la vitesse d'expansion de l'Univers. Ces résultats, qui couvrent des disciplines variées (physique nucléaire, astrophysique, cosmologie, gravitation), illustrent le potentiel d'une astronomie naissante, s'appuyant sur plusieurs types de messagers cosmiques (les ondes gravitationnelles, les ondes électromagnétiques comme la lumière ou les rayons gamma, et peut-être un jour les particules telles que les neutrinos ou les rayons cosmiques). Ils sont détaillés dans une dizaine de publications dont l'une est l'œuvre de plusieurs milliers de chercheurs regroupés en une cinquantaine de collaborations.

La collaboration LIGO-Virgo

Virgo est un instrument installé près de Pise, construit il y a un quart de siècle par le CNRS en France et l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) en Italie. Les chercheurs travaillant sur Virgo sont regroupés au sein de la collaboration du même nom, comprenant plus de 280 physiciens, ingénieurs et techniciens appartenant à 20 laboratoires européens dont 6 au CNRS en France, 8 à l'INFN en Italie et 2 à Nikhef aux Pays-Bas. Les autres laboratoires sont MTA Wigner RCP en Hongrie, le groupe POLGRAW en Pologne, un groupe à l'université de Valence (Espagne) et EGO (European Gravitational Observatory), où est implanté l'interféromètre Advanced Virgo, financé par le CNRS, l'INFN et Nikhef.

LIGO est financé par la NSF, et piloté par Caltech et le MIT, qui ont conçu LIGO et dirigé le projet LIGO initial ainsi que la transition vers des détecteurs de deuxième génération, Advanced LIGO. Le financement du projet Advanced LIGO est assuré par la NSF, avec des contributions importantes de l'Allemagne (Max Planck Gesellschaft), du Royaume-Uni (Science and Technology Facilities Council) et de l'Australie (Australian Research Council). Plus de 1 200 scientifiques du monde entier participent à cet effort au sein de la collaboration LIGO, qui comprend la collaboration GEO et la collaboration australienne OzGrav. Les autres partenaires sont recensés sur la page http://ligo.org/partners.php.

Les publications scientifiques des collaborations LIGO et Virgo annonçant cette observation sont cosignées par 76 scientifiques de six équipes du CNRS et d'universités associées :
-    le laboratoire Astroparticule et cosmologie (CNRS/Université Paris Diderot/CEA/Observatoire de Paris), à Paris ;
-    le laboratoire Astrophysique relativiste, théories, expériences, métrologie, instrumentation, signaux (CNRS/Observatoire de la Côte d'Azur/Université Nice Sophia Antipolis), à Nice ;
-    le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (CNRS/Université Paris-Sud), à Orsay ;
-    le Laboratoire d'Annecy de physique des particules (CNRS/Université Savoie Mont Blanc), à Annecy;
-    le Laboratoire Kastler Brossel (CNRS/UPMC/ENS/Collège de France), à Paris ;
-    le Laboratoire des matériaux avancés (CNRS), à Villeurbanne.

La France également impliquée dans la détection des signaux lumineux

En plus des chercheurs de la collaboration Virgo, environ 160 chercheurs français font partie de collaborations d'astronomes (Antares, DECam, DLT40, ePESSTO, Fermi, GRAWITA, HESS, Integral, OzGrav, Pierre Auger et TZAC) qui sont signataires de la publication résumant l'ensemble des observations, et pour certains d'être eux, de publications plus spécifiques dévoilées aujourd'hui.

Ces chercheurs font partie des laboratoires suivants :
-    laboratoire Astroparticule et cosmologie (CNRS/CEA/Observatoire de Paris/Université Paris Diderot)
-    laboratoire Astrophysique relativiste, théories, expériences, métrologie, instrumentation, signaux (CNRS/Observatoire de la Côte d'Azur/Université de Nice Sophia Antipolis)
-    laboratoire Astrophysique, instrumentation, modélisation (CNRS/CEA/Université Paris Diderot)
-    Centre d'études nucléaires de Bordeaux Gradignan (CNRS/Université de Bordeaux)
-    Centre de physique des particules de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université)
-    laboratoire Galaxies, étoiles, physique, instrumentation (CNRS/Observatoire de Paris/Université Paris Diderot)
-    laboratoire Géoazur (CNRS/Observatoire de la Côte d'Azur/Université de Nice Sophia Antipolis)
-    Groupe de recherche en physique des hautes énergies de l'Université de Haute-Alsace
-    Institut d'astrophysique de Paris (CNRS/UPMC)
-    Institut de physique nucléaire d'Orsay (CNRS/Université Paris-Sud)
-    Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (CNRS/Université de Grenoble Alpes)
-    Institut de recherche en astrophysique et planétologie (CNRS/CNES/Université Toulouse III – Paul Sabatier)
-    Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers du CEA
-    Institut méditerranéen d'océanographie (CNRS/IRD/Aix-Marseille université/Université de Toulon)
-    Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (CNRS/Université de Strasbourg)
-    Laboratoire d'Annecy de physique des particules (CNRS/Université de Savoie Mont-Blanc)
-    Laboratoire d'astrophysique de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université)
-    Laboratoire de physique de Clermont (CNRS/Université Clermont Auvergne)
-    Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (CNRS/Ensicaen/Université de Caen)
-    Laboratoire de physique et chimie de l'environnement et de l'espace (CNRS/Université d'Orléans)
-    Laboratoire de physique nucléaire et des hautes énergies (CNRS/Université Paris Diderot/UPMC)
-    Laboratoire de physique subatomique et cosmologie (CNRS/Grenoble INP/Université Grenoble Alpes)
-    Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (CNRS/IMT Atlantique/Université de Nantes)
-    Laboratoire des sciences de l'information et des systèmes (CNRS/Aix-Marseille université/Université de Toulon)
-    Laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS/École polytechnique)
-    Laboratoire Univers et particules de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier)
-    Laboratoire Univers et théories (CNRS/Observatoire de Paris/Université Paris Diderot)
-    Station de radioastronomie de Nançay (CNRS/Observatoire de Paris/Université d'Orléans)

Un facebook live dans les coulisses de Virgo

Le 16 octobre à partir de 18h, « le CNRS fait son live » depuis les coulisses du détecteur Advanced Virgo, situé près de Pise, en Italie. Vous serez guidés dans les bâtiments de l'observatoire par Nicolas Arnaud, chercheur au CNRS.
La physicienne Julia Casanueva Diaz vous fera découvrir la salle de contrôle de l'instrument et Eric Génin, responsable du système laser de Virgo, vous expliquera son fonctionnement.
Pour suivre la visite et poser vos questions en direct aux chercheurs, rendez-vous sur la page Facebook du CNRS : https://www.facebook.com/cnrs.fr/videos/1716717898351818

Télécharger le communiqué de presse :  CP-GW170817-OK

Télécharger le dossier de presse : DP OG 161017_corr

Pour en savoir plus :

- Revoir la conférence de presse.
- Un article de CNRS le Journal : Étoiles à neutrons : une fusion qui vaut de l'or
- Des reportages photo de CNRS Image autour de l'instrument Advanced Virgo : http://phototheque.cnrs.fr/p/271-1-1-0/
- D'autres visuels sont disponibles sur demande à veronique.etienneatcnrs.fr

Notes :

1 Les ondes gravitationnelles sont des « messagers » du cosmos complémentaires des observations astronomiques traditionnelles, basées sur l'ensemble du spectre lumineux (lumière visible, UV, infrarouge, ondes radios, rayons X et gamma), les rayons cosmiques ou les neutrinos.
2 Soit 120 fois la taille de la pleine Lune dans le ciel.
3 DLT40, VISTA, MASTER, DECam, et Las Cumbres, qui observent comme Swope dans la partie visible du spectre lumineux.
4 Répartition de l'intensité lumineuse en fonction de la longueur d'onde (les différentes couleurs, pour la lumière visible).

Références :

GW170817: Observation of gravitational waves from a binary neutron star inspiral, The LIGO Scientific Collaboration & The Virgo Collaboration. Physical Review Letters, 16 octobre 2017.

Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger, The LIGO Scientific Collaboration & The Virgo Collaboration avec une cinquantaine d'autres collaborations. The Astrophysical Journal Letters, in press (2017). DOI:10.3847/2041-8213/aa91c9

Gravitational Waves and Gamma Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A, The LIGO Scientific Collaboration & The Virgo Collaboration avec les collaborations Fermi et INTEGRAL. The Astrophysical Journal Letters, in press (2017). DOI:10.3847/2041-8213/aa920c

A standard siren measurement of the Hubble constant with GW170817, The LIGO Scientific Collaboration & The Virgo Collaboration, The 1M2H Collaboration, The Dark Energy Camera GW-EM Collaboration & the DES Collaboration, The DLT40 Collaboration, The Las Cumbres Observatory Collaboration, The VINROUGE Collaboration & The MASTER Collaboration.Nature, 16 octobre 2017. DOI: 10.1038/nature24471

Spectroscopic identification of r-process nucleosynthesis in a double neutron star merger, E. Pian, P. D'Avanzo, S. Benetti, M. Branchesi, E. Brocato, S. Campana, E. Cappellaro, S. Covino, V. D'Elia, J. P. U. Fynbo, F. Getman, G. Ghirlanda, G. Ghisellini, A. Grado, G. Greco, J. Hjorth, C. Kouveliotou, A. Levan, L. Limatola, D. Malesani, P. A. Mazzali, A. Melandri, P. Møller, L. Nicastro, E. Palazzi, S. Piranomonte, A. Rossi, O. S. Salafia, J. Selsing, G. Stratta, M. Tanaka, N. R. Tanvir, L. Tomasella, D. Watson, S. Yang, L. Amati, L. A. Antonelli, S. Ascenzi, M. G. Bernardini, M. Boër, F. Bufano, A. Bulgarelli, M. Capaccioli, P. G. Casella, A. J. Castro-Tirado, E. Chassande-Mottin, R. Ciolfi, C. M. Copperwheat, M. Dadina, G. De Cesare, A. Di Paola, Y. Z. Fan, B. Gendre, G. Giuffrida, A. Giunta, L. K. Hunt, G. Israel, Z.-P. Jin, M. Kasliwal, S. Klose, M. Lisi, F. Longo, E. Maiorano, M. Mapelli, N. Masetti, L. Nava, B. Patricelli, D. Perley, A. Pescalli, T. Piran, A. Possenti, L. Pulone, M. Razzano, R. Salvaterra, P. Schipani, M. Spera, A. Stamerra, L. Stella, G. Tagliaferri, V. Testa, E. Troja, M. Turatto, S. D. Vergani, D. Vergani. Nature, 16 octobre 2017. DOI: 10.1038/nature24298

Au total, plus d'une cinquantaine de publications scientifiques sont actuellement en préparation sur ces observations.

La collaboration LIGO-Virgo promeut l'ouverture de la science à la société et rend accessible les données associées à cette observation sur le site Consulter le site web

Saul Perlmutter: The Unreasonable Effectiveness of Hunting for Where One is Wrong

A l’occasion de sa remise du grade Docteur honoris causa de l’Université Paris Diderot, Saul Perlmutter, professeur à l’Université de Californie, Berkeley et Prix Nobel de Physique 2011, donnera une conférence sur un thème à l’intersection des sciences exactes et des sciences humaines et sociales avec titre : « The unreasonable effectiveness of finding where one is wrong, how open mindedmethods of science could help our societies tackle their difficult challenges », basée sur son cours à UC Berkeley « Sense and Sensibility and Science ».Elle aura lieu le 18 Octobre 2017 à 18H30 à l’aphi Chapsal des Sciences Po (27 Rue Saint Guillaume Paris 75007). La conférence est ouverte au public mais l’inscription est obligatoire au site https://indico.in2p3.fr/event/16496/overview

Présentation et discussion en anglais.

La contribution de l'équipe Virgo APC à la découverte des ondes gravitationnelles

Le prix Nobel de physique 2017 est attribué aux physiciens Rainer Weiss, Barry C. Barish and Kip S. Thorne pour l'observation des ondes gravitationnelles, découverte annoncée le 11 février 2016 par la collaboration LIGO-Virgo. L’APC a été très impliqué depuis 2008 (année de la formation du groupe) sur tous les fronts de cette détection conjointe LIGO-Virgo.

L’équipe Virgo à l’APC a dirigé, la conception optique de l’interféromètre Advanced Virgo entre 2009 et 2011 (le sous système : « Optical design and simulation »). L’APC a été aussi le laboratoire responsable des télescopes d’adaptation de faisceau. Les télescopes ont un rôle essentiel dans le détecteur car ils permettent d’augmenter ou réduire le rayon du faisceau laser (de quelques centaines de µm à environ 5 centimètres) à différents endroits de l’interféromètre, tout en conservant de très bonnes performances optiques, réduire au maximum les aberrations et conserver une très grande stabilité du faisceau.

L’APC a effectué le design optique des cinq télescopes, ainsi que la le design, la conception et la réalisation mécanique. Nous avons ensuite installé l’ensemble des télescopes sur le détecteur et effectué la mise au point. L’équipe a participé activement à l’analyse des données LIGO et Virgo. Nous avons un rôle de premier plan avec la co-responsabilité du groupe “transient search group” entre 2014 et 2016, et actuellement avec le groupe “compact binary search group”. Les membres de l’APC ont coordonnée aussi l’écriture des articles scientifiques liés à la première détection du 14 septembre 2015 et à celui de la détection conjointe LIGO-Virgo du 14 août 2017  : GW170814 : A three-detector observation of gravitational waves from a binary black hole coalescence


Télescope catadioptrique permettant d’adapter le faisceau laser vers les cavités de l’interféromètre” (installé sur le banc suspendu d’injection)


Liens :


Contact presse :

 Clémence Epitalon epitalon(at)apc.in2p3.fr

Le prix Nobel de physique 2017 est attribué à Rainer Weiss, Barry C. Barish et Kip S. Thorne pour l'observation des ondes gravitationnelles


Le prix Nobel de physique 2017 est attribué aux physiciens Rainer Weiss, Barry C. Barish and Kip S. Thorne pour l'observation des ondes gravitationnelles, prédites par Albert Einstein en 1916 dans sa théorie de la relativité générale. Cette découverte a été annoncée le 11 février 2016 par la collaboration LIGO-Virgo1, dont le CNRS est l'unique membre français. Elle est le fruit de l'implication sur plusieurs décennies de très nombreux scientifiques, tant au niveau de la théorie que des efforts expérimentaux. Cette distinction est donc un encouragement à toute la communauté des ondes gravitationnelles dont Rainer Weiss, Barry C. Barish and Kip S. Thorne ont été des pionniers, tout comme les chercheurs français Alain Brillet et Thibault Damour, récemment récompensés par la médaille d'or du CNRS2. Le CNRS salue la reconnaissance par le jury Nobel de cette avancée majeure.

Prédites par Einstein il y a un siècle, les ondes gravitationnelles ont longtemps été l'un des « Graal » des physiciens. En 1974, Russel Hulse et Joseph Taylor découvrent un système binaire composé d'un pulsar en orbite autour d'une étoile à neutrons (PSR 1913+16), une observation qui leur vaudra le prix Nobel de physique 1993. L'étude de ce système fournira plus tard la première preuve indirecte de l'existence des ondes gravitationnelles.

Ensuite, il faudra encore attendre plusieurs décennies pour capter le premier signal en provenance d'une onde gravitationnelle, le 14 septembre 2015, grâce aux deux interféromètres LIGO3. Cette toute première détection a été annoncée le 11 février 2016 par les collaborations LIGO et Virgo4, travaillant main dans la main depuis 2007. Ainsi, plus de 70 chercheurs et ingénieurs de laboratoires du CNRS font partie du millier de signataires de la publication. Cette observation a depuis été complétée par trois autres dont la dernière, en date du 14 août 2017, a été réalisée par les détecteurs LIGO et Virgo. Cette première détection par un réseau de trois instruments, qui permet en particulier une localisation bien plus précise de la source dans le ciel, illustre le potentiel de l'astronomie des ondes gravitationnelles.

Les projets LIGO et Virgo ont démarré de façon séparée dans les années 1980. Virgo a vu le jour grâce aux idées visionnaires du Français Alain Brillet et de l'Italien Adalberto Giazotto. La construction de l'interféromètre Virgo, à Cascina, en Italie, a débuté en 1996. Elle a été financée et réalisée par le CNRS et l'INFN (l'Institut national de physique nucléaire italien) qui se sont engagés sur le long terme dans cette très grande infrastructure de recherche. Au cours des années, les contacts et échanges entre les collaborations LIGO et Virgo sont allés en s'amplifiant jusqu'à exploiter leurs données conjointement à partir de 2007. C'est également en 2007 que les Pays-Bas ont rejoint la collaboration Virgo  pour participer à l'élaboration du détecteur Virgo puis Advanced Virgo5, suivis par trois autres pays – la Pologne, la Hongrie et plus récemment l'Espagne – dont des équipes6 participent à l'exploitation scientifique des données LIGO-Virgo.

Les premières détections des ondes gravitationnelles, célébrées par le prix Nobel de physique 2017, ont été possibles grâce à d'ambitieux programmes d'amélioration pluriannuels, de 2010 à 2015 pour LIGO et de fin 2011 à 2017 pour Virgo.

Parallèlement à ces développements instrumentaux, un effort de longue haleine, auquel la France a contribué de manière décisive grâce en particulier aux travaux de Thibault Damour, a fourni des modèles théoriques permettant de prédire, d'analyser et d'interpréter les signaux observés, depuis ceux du système binaire PSR1913+16 jusqu'aux dernières observations directes d'ondes gravitationnelles.
Télécharger le communiqué de presse du CNRS : CP Nobel OG corr
Etude des rayons cosmiques depuis l’espace : du ballon EUSO-SPB à mini-EUSO dans l’ISS

Module de détection PDM composé de 2304 pixels (GTU = 2.5μs, soit 400.000 images par seconde) © JEM-EUSO


Dans la nuit du 24 au 25 avril 2017, la mission EUSO-SPB a pris son envol depuis la base de la Nasa à Wanaka en Nouvelle-Zélande. Après le succès de la mission du CNES EUSO-Ballon, la collaboration internationale JEM-EUSO revient avec un instrument plus performant encore, conçu pour détecter des rayons cosmiques ayant une énergie de l'ordre de 1018eV, soit 100 000 fois plus élevée que les particules accélérées au CERN ! Une réussite à laquelle sont associés les laboratoires de l'APC, du LAL et d’OMEGA qui ont réalisé le module de détection.

Les rayons cosmiques d'ultra-haute énergie représentent l'un des mystères les plus fascinants de l'univers extrême. Avec des énergies littéralement macroscopiques, ces noyaux d'atomes qui nous parviennent d'autres galaxies, intriguent les chercheurs depuis plus d'un demi-siècle et suscitent d’intenses efforts pour élaborer des moyens d'observation nouveaux.

Il faut dire qu'il n'a été possible d’en détecter qu'un nombre très limité jusqu'à présent. Les plus énergétiques d'entre eux ne se présentent qu'à raison d'un par mètre carré et par milliard d'années ! C'est pourquoi il convient de déployer des détecteurs couvrant des milliers de km2. C'est ce qui a été fait en Argentine, avec l'Observatoire Pierre Auger, auquel la France a déjà contribué de manière décisive. Mais pour aller plus loin, les chercheurs se tournent désormais vers l'espace. L'objectif ? Se placer en orbite autour de la Terre, par exemple sur la Station spatiale internationale (ISS), et observer l'effet de l'interaction de ces rayons cosmiques d'ultra-haute énergie avec l'atmosphère terrestre.

Le déploiement d'un tel instrument spatial est un projet ambitieux et c’est pourquoi des missions précurseurs, appelées "pathfinders", ont été conçues et développées par la collaboration JEM-EUSO. Il s'agit de modèles réduits de l'instrument visé ultimement, mais qui en possèdent déjà toutes les fonctionnalités et sous-systèmes. Ils mettent ainsi en œuvre une unité de détection, nommée photodetector module (PDM). Ce dispositif est constitué de 36 photomultiplicateurs de 64 pixels chacun alimentés par des systèmes à très basse consommation de type Cockcroft-Walton. Ceux-ci sont lus par des circuits-imprimés spécifiques (de modèle ASIC SPACIROC 3) développés pour l’expérience à l’IN2P3 par le groupe Organisation de micro-électronique générale avancée (OMEGA, CNRS/École polytechnique). L’acquisition est pilotée par un FPGA et un algorithme de trigger dédié. L’ensemble de la surface focale a été intégrée, testée et étalonnée par les équipes de l’IN2P3 à l’APC (CNRS/ Université Paris Diderot/CEA/Observatoire de Paris).


Résultats du vol EUSO-ballon 2014 : émissivité UV au nadir © JEM-EUSO


L’agence spatiale CNES a poursuivi l'aventure en soutenant les équipes françaises impliquées dans EUSO-SPB, qui n’a finalement pu voler que 12 nuits au lieu des 100 espérées, en raison d’un problème au niveau du ballon de la NASA, lui-même encore en phase de perfectionnement. Le vol a néanmoins permis de collecter des données d’une richesse sans précédent et d’observer, outre les variations de l’émissivité UV de la Terre, de l’océan et de différents types de nuages, des événements d’intérêt scientifique comme des météorites et des rayons cosmiques directs, ainsi que trois événements d’origine encore inconnue, dont l’analyse est en cours.


Deux évènements d’origine encore inconnue acquis par EUSO-SPB en mai 2017 © JEM-EUSO


Un nouveau vol en ballon pressurisé financé par la NASA est d’ores et déjà prévu en 2020, avec des objectifs scientifiques encore étendus pour associer à la détection de dizaines de gerbes cosmiques l’observation de gerbes montantes résultant de l’interaction de neutrinos tau avec la croûte terrestre.

Mais c’est à présent vers l’espace que tous les regards de la collaboration internationale sont tournés, et en particulier vers l’ISS qui accueillera en 2018 la mission mini-EUSO, première version en orbite du détecteur, qui permettra d’observer le ciel à travers le hublot de quartz du module russe, transparent aux UV.


Intégration du détecteur à l'APC

Unités IN2P3 et INSU impliquées dans le projet : APC, IRAP, LAL (CNRS/Université Paris-Sud) et OMEGA.

Membres de l’APC impliqués dans le projet : Denis Allard, Simon Bacholle, Nathan Bleurvacq, Eric Fraisse, Philippe Gorodetzky, Guy Monier, Etienne Parizot, Pierre Prat, Guillaume Prévôt, Sahbi Selmane.

Les membres de l'équipe APC impliquée ont effectué le design instrumental (en collaboration avec le LAL) et mécanique, l'intégration, la calibration et les tests thermiques du détecteur, puis ont participé aux tests sol (avant-vol) ainsi qu'à la campagne de vol.




Pour en savoir plus

  • Site web d'EUSO-SPB en anglais
  • Vidéo de présentation d'EUSO-SPB


Contacts chercheurs et ingéninieurs

  • parizotatapc.in2p3.fr (Etienne Parizot), enseignant-chercheur à l’APC, responsable scientifique pour la France national
  • prevotatapc.in2p3.fr (Guillaume Prévôt), ingénieur de recherche à l’APC, chef de projet



Localisation de la source des ondes gravitationnelles. Observation et localisation précise par Virgo et LIGO d’ondes gravitationnelles provenant de la fusion de deux trous noirs.

Localisation de la source des ondes gravitationnelles.
En jaune : localisation obtenue avec les deux détecteurs LIGO. En vert : localisation obtenue en utilisant les données des trois détecteurs (LIGO et Virgo), par une analyse en temps réel. En mauve : localisation plus précise obtenue après une analyse plus poussée. © Collaboration LIGO-Virgo


Les scientifiques des collaborations LIGO et Virgo ont observé, pour la première fois avec trois détecteurs, des ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de deux trous noirs. Ce résultat confirme le bon fonctionnement de l'instrument Advanced Virgo, qui s'est joint aux observations des deux détecteurs LIGO le 1er août et dont c’est la première détection. Il ouvre la voie à une localisation bien plus précise des sources d'ondes gravitationnelles. Cette première fait l’objet d’une publication de la collaboration internationale exploitant les trois détecteurs, qui comprend des équipes du CNRS et de l'APC, à paraitre dans la revue Physical Review Letters.

L’APC a été en première ligne sur tous les fronts de cette découverte. Nous avons contribué à la fois à la conception et la construction du détecteur Advanced Virgo et à l’analyse et l’interprétation des données.

Nous publierons très bientôt un article mettant en valeur le travail de l'APC sur le projet, afin d'expliquer les contributions spécifiques de nos équipes sur les parties télescopes, analyse de données et design optique de l'ITF.

Lire le communiqué de presse (en français) du CNRS.

Télécharger le communiqué de presse des collaborations LIGO et Virgo (en anglais).



GW170814: A three-detector observation of gravitational waves from a binary black hole coalescence. The LIGO Scientific Collaboration and The Virgo Collaboration, accepté par Physical Review Letters.

Article disponible sur : https://dcc.ligo.org/P170814 ou https://tds.virgo-gw.eu/GW170814

Alain Brillet et Thibault Damour, physiciens, lauréats 2017 d'une double médaille d'or du CNRS

Portraits d'Alain Brillet (crédit : Maurizio Perciballi) et de Thibault Damour (crédit : Vergne/IHES)

Le CNRS attribue pour 2017 deux médailles d'or : les physiciens Alain Brillet et Thibault Damour sont récompensés pour leurs contributions majeures à la détection des ondes gravitationnelles, annoncée pour la première fois le 11 février 20161. Par ses travaux sur les lasers stabilisés, Alain Brillet, visionnaire dans le développement des détecteurs d'ondes gravitationnelles, est l'un des pères de l'instrument européen Virgo. Les travaux théoriques de Thibault Damour, spécialiste des trous noirs et du rayonnement gravitationnel, ont été déterminants dans l'analyse des données des détecteurs d'ondes gravitationnelles. Cette récompense décernée par le collège de direction du CNRS, plus haute distinction scientifique française, leur sera remise le 14 décembre 2017 au cours d'une cérémonie au Collège de France.


Le 11 février 2016, une équipe internationale annonçait la première détection directe d'ondes gravitationnelles. Ces infimes ondulations de l'espace-temps, produites par la « valse » finale de deux trous noirs juste avant leur fusion, avaient été captées le 14 septembre 2015 par les détecteurs jumeaux LIGO2, situés aux États-Unis. Et il avait fallu plusieurs mois d'analyses par les scientifiques de la collaboration LIGO et leurs collègues de la collaboration Virgo (constituée autour du détecteur européen du même nom) pour confirmer l'existence des ondes gravitationnelles, un siècle après leur prédiction par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale. Aujourd'hui, en attribuant deux médailles d'or, à Thibault Damour et à Alain Brillet, le CNRS salue l'excellence théorique et instrumentale qui a permis cette détection directe.

Alain Brillet, l'un des pères du détecteur Virgo

Né le 30 mars 1947 à Saint-Germain-en-Laye, Alain Brillet reçoit un diplôme d'ingénieur de l'ESPCI en 1970. Il entre au CNRS la même année comme ingénieur de recherche au Laboratoire de l'horloge atomique, à Orsay, où il soutient sa thèse en 1976. De retour en France après un post-doctorat dans l'équipe de John Hall (prix Nobel de physique en 2005), à Boulder (Colorado, Etats-Unis), il est nommé directeur de recherche par le CNRS en 1982. Avec l'Italien Adalberto Giazotto, il se consacre dès lors à la conception et à la promotion du détecteur d'ondes gravitationnelles Virgo, aujourd'hui installé à Cascina, près de Pise (Italie). Entre 1989 et 2003, il assure la direction puis la co-direction du consortium autour de ce grand instrument. A partir de 2008, il s'investit dans le design optique et la conception du système laser d'Advanced Virgo, le détecteur de seconde génération. Il est actuellement directeur de recherche émérite au CNRS, affecté au laboratoire Artemis (CNRS/Université Nice Sophia Antipolis/Observatoire de la Côte d'Azur). Alain Brillet est Chevalier de la légion d'honneur (2005) et ses travaux ont été récompensés en 2016 par le prix Ampère de l'Académie des sciences et, en tant que membre de la collaboration LIGO-Virgo, par le Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics.

Dès le début de sa carrière, Alain Brillet s'intéresse aux lasers stabilisés sur des références atomiques ou moléculaires, un sujet alors complètement nouveau en France, dans le but de réaliser des étalons de fréquence ou de longueur de très haute stabilité. Grâce à une dextérité expérimentale et instrumentale exceptionnelle, il met en place, dès 1970, des techniques basées sur l'optique des faisceaux lasers (le laser étant une invention du début des années 1960). Au cours de son post-doctorat, il monte et mène seul une version améliorée de l'expérience de Michelson-Morley dans le but de tester l'isotropie de l'espace avec des lasers ultra-stabilisés : les résultats obtenus sont restés inégalés pendant plus de 25 ans et ont valu à Alain Brillet une renommée internationale. Ils sont encore fréquemment cités aujourd'hui par les chercheurs du domaine de la relativité.

Attiré très tôt par l'intérêt de la détection d'ondes gravitationnelles et par l'ampleur du défi scientifique et instrumental, il s'entoure d'autres spécialistes de l'instrumentation (Catherine-Nary Man) et de théoriciens de la gravitation (Philippe Tourrenc et Jean-Yves Vinet) et son équipe forme notamment David Shoemaker et Peter Fritschell, désormais des responsables de haut niveau de la collaboration LIGO. Dans le cadre de la conception de Virgo, il développe des solutions innovantes dans le domaine des lasers et de l'optique, pendant que son collègue Adalberto Giazotto s'occupe des systèmes de suspension permettant de découpler les miroirs des vibrations terrestres. Le projet, appuyé par une trentaine de théoriciens et expérimentateurs français et italiens, est présenté en 1989 au CNRS et à l'Institut national de physique nucléaire italien (INFN). Celui-ci approuvé, Alain Brillet coordonne les onze équipes françaises et italiennes impliquées, ainsi que les réflexions permanentes entre théoriciens, analyseurs de signaux et expérimentateurs, aussi bien chercheurs qu'ingénieurs.

La qualité de ses travaux compte pour beaucoup dans les liens étroits entre les équipes de LIGO et Virgo (échange de solutions techniques, analyse en commun des données obtenues). Cavités de filtrage spatial, ajout de quelques atomes sur la dernière des couches minces des miroirs pour y compenser les défauts de planéité (en collaboration avec Jean-Marie Mackowski), transfert de stabilité d'un laser à l'autre (injection de lasers) … : ses idées ont été reprises dans les interféromètres LIGO et Virgo, ainsi que pour le projet de détecteur d'ondes gravitationnelles de l'université de Tokyo, KAGRA. Depuis l'origine il est co-auteur de toutes les publications de la collaboration LIGO-Virgo.

Thibault Damour, théoricien de renommée mondiale

Thibault Damour, né le 7 février 1951 à Lyon, entre à l'École normale supérieure en 1970. Agrégé de sciences physiques en 1974, il soutient la même année une thèse de doctorat en physique théorique. Après deux ans à l'université de Princeton et un service national réalisé au Centre d'études théoriques de la détection et des communications, il entre au CNRS en 1977, au sein du Département d'astrophysique relativiste et de cosmologie. Depuis 1989, il est professeur permanent à l'Institut des hautes études scientifiques, à Bures-sur-Yvette. Mondialement connu pour ses travaux novateurs sur les trous noirs, les pulsars, les ondes gravitationnelles et la cosmologie quantique, il excelle aussi dans l'art de vulgariser la science, à travers des conférences et des livres, dont une bande dessinée sur la physique quantique. Membre de l'Académie des sciences et de l'Académie américaine des arts et des sciences, récompensé notamment par la médaille de bronze du CNRS (1980) et la médaille Einstein (1996), Chevalier de la Légion d'honneur (2010), il est aussi l'un des 7 scientifiques extérieurs à l'équipe LIGO-Virgo lauréats du Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics de 2016.

Les travaux de Thibault Damour s'articulent autour de la théorie de la relativité générale d'Einstein, de la cosmologie, et des nouveaux concepts de gravitation nés de l'unification, par la théorie des cordes, de la relativité générale et de la théorie quantique. Dans le domaine de la physique des trous noirs, Thibault Damour a par exemple introduit de nouveaux concepts liés à la surface de ces objets. En théorie des cordes, il a notamment étudié la dynamique chaotique au voisinage d'un big bang ou d'un « big crunch »3, ou les bouffées d'ondes gravitationnelles émises par des supercordes cosmiques.

Thibault Damour a contribué à la fois à la détection indirecte d'ondes gravitationnelles, dans les années 1980, et plus récemment à leur détection directe. La première preuve de l'existence d'ondes gravitationnelles a été apportée grâce à l'étude de PSR 1913+16, un système binaire composé d'un pulsar en orbite autour d'un compagnon étoile à neutrons, découvert en 1974 par Russell Hulse et Joseph Taylor (lauréats du prix Nobel de physique en 1993). Des travaux effectués par Thibault Damour et Nathalie Deruelle ont montré qu'en relativité générale, la force gravitationnelle agissant sur le pulsar se propageait, par ondes, à la vitesse de la lumière depuis son compagnon, et que cette propagation causait une diminution lente de la période orbitale4. Les observations de PSR B1913+16 pendant trois décennies se sont révélées en très bon accord avec cette conséquence directe de la propagation par ondes de la gravitation.

Thibault Damour a aussi joué un rôle clé dans la détection directe d'ondes gravitationnelles. En effet, la connaissance du signal théorique émis par les sources d'ondes gravitationnelles est cruciale pour espérer le déceler dans les données brutes d'instruments comme LIGO et Virgo. D'un côté, avec Luc Blanchet, Thibault Damour a décrit le mouvement de deux trous noirs qui se rapprochent. D'un autre côté, avec Alessandra Buonanno, il a développé une nouvelle approche théorique pour décrire la « fusion » finale des deux trous noirs et l'émission d'ondes gravitationnelles qui l'accompagne. Ces travaux ont été utilisés dans le processus d'analyse des données des détecteurs LIGO et maintenant Virgo.

Télécharger le communiqué de presse sur le site du CNRS.

Fête de la science 2017

Avec le thème « La science à tous les temps », les membres du laboratoire APC et du Labex UnivEArthS ont redoublé d’imagination pour développer des animations originales. Ils offriront aux visiteurs de tous horizons, du temps pour découvrir, explorer, regarder ou encore écouter, et toujours avec la volonté de stimuler la curiosité et favoriser l’échange entre les disciplines.

Retrouvez ci-desous les activités proposées en partenariat avec l’université et les laboratoires associés.




L’Univers rattrapé par le temps


Le ciel au dessus de nos têtes nous apparait immuable et intemporel. Néanmoins ce calme apparent nous cache une réalité bien différente que je vous propose de découvrir. Seriez vous capable d’imaginer que des galaxies entrent en collision ? Les étoiles naissent, vivent et meurent dans de spectaculaires explosions célestes engendrant les fameux trous noirs qui excitent notre imagination. Comment les observons nous ? Les observatoires modernes nous révèlent une vision d’un Univers bien différente du calme poétique auquel nous sommes habitués.

Ce voyage temporel et visuel s’adresse à tous les publics.

Durée: 1h

Public : Grand public

Horaire : Le 12 octobre de 9 h 30 à 10 h 30

Lieu : Amphithéâtre 4C, Halle aux Farines


Échos du passé du trou noir au centre de la voie lactée


Notre Galaxie abrite en son centre un trou noir extrêmement massif. Sa masse est plus de 4 millions de fois plus élevée que celle du Soleil. Alors que les trous noirs supermassifs sont invoqués pour expliquer les quasars, qui comptent parmi les objets les plus lumineux de l’Univers, le nôtre est au contraire très discret. On observe cependant les reflets d’une émission intense sur la matière présente dans les 500 années lumières autour du trou noir. Ces échos de lumière nous apprennent que plusieurs éruptions intenses ont eu lieu autour du trou noir au cours des siècles précédents.

Durée : 1 h

Intervenant : Régis Terrier, chercheur au laboratoire Astroparticules et Cosmologie

Public : Grand public – Entrée libre.
Pour les groupes scolaires merci de contacter l’organisation (mail ci-dessous).

Horaire : Le 13 octobre de 15 h 30 à 16 h 30

Lieu : Amphithéâtre 4C, Halle aux Farines

Le temps et la relativité d’Einstein


Il n’y a pas que l’amour qui dilate ou contracte le temps. De simples voyages, mais aussi les trous noirs peuvent changer le cours des aiguilles d’une montre… ou d’une horloge atomique. Cette conférence traitera du passage du temps absolu de la physique classique, au temps déformable de la relativité d’Einstein ; puis des paradoxes (apparents) entraîné par ce temps déformable.

Durée : 1 h

Intervenant : Matteo Barsuglia, chercheur au laboratoire Astroparticules et Cosmologie

Public : Grand public – Entrée libre.
Pour les groupes scolaires merci de contacter l’organisation (mail ci-dessous).

Horaire : Le 12 octobre de 14 h à 15 h

Lieu : Amphithéâtre 4C, Halle aux Farines




L’astrophysique des hautes énergies


Le groupe d’astrophysique des Hautes énergies du laboratoire APC vous invite à venir rencontrer ses chercheurs et découvrir quelques aspects de leurs activités à travers plusieurs présentations et ateliers.
Vous y découvrirez les développements récents concernant « les Pulsars, ces horloges cosmiques » qui émettent à très haute énergie, « l’astrophysique multi-messager telle que nous la pratiquons aujourd’hui au laboratoire », « les temps forts du développement de la mission spatiale TARANIS », ou encore la « détection des rayons cosmiques avec le projet GATE ».

Durée : 1 h

Intervenants : Marion Spir-Jacob, Anne Lemière, Philippe Laurent, Michael Punch

Public : Lycéens

Horaire : Du 11 au 14 octobre de 9 h à 12 h et de 14 h à 17 h

Lieu : Bâtiment Condorcet

Sur réservation pour les groupes scolaires : Clémence Epitalon / clemence.epitalonatuniv-paris-diderot.fr ( ) /

Le nanosatellite étudiant IGOSat


IGOSat est un projet de nanosatellite étudiant qui autorise des missions d’importance secondaire pour des coûts modiques, tout en permettant aux étudiants une première approche d’un projet spatial réel. Cet atelier vous fera découvrir ce qu’est un nanosatellite et les missions d’IGOSat. Initié en 2013, ce satellite sera lancé à l’horizon 2019. Depuis le début du développement, plus de 200 étudiants ont participé au design, aux tests ou encore aux simulations de la mission.

Durée : 30 min

Intervenants : Hubert Halloin et Hana Benhizia

Public : Grand public

Horaire : Du 11 au 14 octobre de 9 h à 12 h et de 14 h à 17 h

Lieu : Cour des Grands Moulins

Sur réservation pour les groupes scolaires : Clémence Epitalon / clemence.epitalonatuniv-paris-diderot.fr ( (link sends e-mail)) /

Les premières détections d’ondes gravitationnelles


Le 14 septembre 2015, les deux interféromètres du projet LIGO ont effectué pour la première fois une détection directe des ondes gravitationnelles. Ce signal a été produit par la fusion de deux trous noirs à environ 1,3 milliard d’années lumières. Deux autres ont ensuite été détectés, en 2015 et 2017. L’existence de ces vibrations de la géométrie de l’espace- temps a donc été vérifiée. Ceux-ci sont les premiers pas d’une nouvelle astronomie « gravitationnelle » qui commence à fournir des informations complémentaires à celles que l’on peut obtenir avec les ondes électromagnétiques.

Durée : 30 min

Intervenants : Matteo Barsuglia

Public : Grand public/Lycéens

Horaire : Du 11 au 14 octobre de 9 h à 12 h et de 14 h à 17 h

Lieu : Cour des Grands Moulins

Sur réservation pour les groupes scolaires : Clémence Epitalon / clemence.epitalonatuniv-paris-diderot.fr ( (link sends e-mail)) /

Exodune 360


Les champs de dunes, ces vastes étendues de sable à perte de vue, restent une énigme pour beaucoup d’entre nous. Une exploration à 360º, au cœur des plus beaux exemples en Chine, sur Mars et sur Titan, vous est proposée pour mieux les comprendre. Venez découvrir ces paysages fantastiques au travers d’une navigation interactive et pédagogique.

Durée : 30 min

Intervenants : Sébastien Rodriguez et Antoine Lucas

Public : Grand public

Horaire : Du 11 au 14 octobre de 9 h à 12 h et de 14 h à 17 h

Lieu : Hall du bâtiment Lamarck B

Sur réservation pour les groupes scolaires : Clémence Epitalon / clemence.epitalonatuniv-paris-diderot.fr ( ) /

Exploration des dunes du système solaire en réalité virtuelle


Enfilez votre casque pour voyager bien au-delà de la planète Terre. Survolez les lacs d’hydrocarbures de Titan et prenez le contrôle de Curiosity, le rover martien. Venez à la découverte des paysages du système solaire à l’aide de la Réalité Virtuelle (VR).

Durée : 30 min

Intervenants : Sébastien Rodriguez et Antoine Lucas

Public : Grand public

Horaire : Du 11 au 14 octobre de 9 h à 12 h et de 14 h à 17 h

Lieu : Hall du bâtiment Lamarck B

Sur réservation pour les groupes scolaires : Clémence Epitalon / clemence.epitalonatuniv-paris-diderot.fr ( )/




La physique des femmes, au fil du temps


La physique est un domaine large et mal connu, qui tente de comprendre, modéliser, voire expliquer les phénomènes naturels de l’univers. Contrairement aux idées reçues, les femmes ont participé aux avancées de ce domaine fantastique. Au travers de leurs histoires, partez à la découverte d’une discipline aux facettes multiples, voyagez dans la physique du XIXème siècle à nos jours, et explorez les témoignages de celles qui font avancer la science aujourd’hui.

Public : Grand public – Entrée libre

Horaire : Du 11 au 14 octobre de 9 h à 12 h et de 14 h à 17 h

Lieu : Hall des Grands Moulins

Contact : Clémence Epitalon et Alessandra Tonazzo / clemence.epitalonatuniv-paris-diderot.fr ( )/



Les missions spatiales ont permis de découvrir les planètes de notre système solaire et de recueillir des données fantastiques. Au travers de photos, d’animations et de maquettes, venez découvrir ces aventures incroyables qui ont emmené l’humanité à la découverte de nouveaux mondes.


informations pratiques

Public : Grand public – Entrée libre

Horaire : Du 11 au 14 octobre de 9 h à 12 h et de 14 h à 17 h

Lieu : Hall du bâtiment Lamarck B


Einstein, Black Holes and Gravitational Waves - Conférence publique de Barry Barish

Barry Clark Barish professeur émérite à l'Institut de technologie de Californie (Caltech), est devenu le chercheur principal  (Principal Investigator) de l'Observatoire des ondes Gravitationnelles par Interférométrie à Laser (LIGO) en 1994 et son directeur à partir  de 1997 et pour plusieurs années. Il a mené l'effort pour l'approbation du financement de LIGO par NSF en 1994, la construction et la mise en service des interféromètres LIGO en Livingston, LA et Hanford, WA en 1997. Il a ainsi joué un rôle de premier plan dans LIGO et Advanced LIGO. Il a également créé la Collaboration Scientifique LIGO, qui compte aujourd'hui plus de 1000 collaborateurs dans le monde entier et il a été un des grands inspirateurs du rapprochement LIGO avec l’antenne Européenne d’Ondes Gravitationnelles Virgo.

La première détection de la fusion de deux trous noirs de masse solaire a eu lieu le 14 septembre 2015. Ceci représente la première détection directe des ondes gravitationnelles prédites par Einstein en 1916 et la première observation de la fusion d'une paire de trous noirs. Barish a fait la première présentation sur cette découverte à un public scientifique au CERN le 11 février 2016, en même temps que l'annonce publique.

Parmi les  nombreux prix reçus pour ses travaux, on peut citer le prix Enrico Fermi "pour ses contributions fondamentales à la formation des collaborations scientifiques LIGO et LIGO-Virgo et pour son rôle dans la résolution des défis technologiques et scientifiques dont la solution a conduit à la première détection des ondes gravitationnelles", et le Prix Giuseppe et Vanna Cocconi 2017 (conjointement avec Kip Thorne et Rainer Weiss) de la European Physical Society, reçu  pour son "rôle pionnier et leader dans l'observatoire LIGO qui a conduit à la détection directe des ondes gravitationnelles, ouvrant une nouvelle fenêtre à l'Univers".

! La conférence sera donnée en anglais !

Plusieurs membres de l'équipe informatique participent aux Journées nationales du DEVeloppement logiciel


Les JDEVs ont pour vocation à contribuer à l'amélioration de la production de logiciels indispensables à la société de la connaissance et à l'innovation. Elles facilitent la transition numérique des entités de recherche et sont vecteur d'accélération pour la compréhension des évolutions technologiques et scientifiques, l'identification des technologies, des méthodes et des bonnes pratiques appelées à impacter les laboratoires.

Vous pouvez retrouver ci-dessous le poster préparé par l'équipe CTA PHP de l'APC en collaboration avec ses collègues de l'observatoire Paris Meudon, qui sera présenté par Thanh Tam Nguyen.


CTA Proposal Handling Platform

(cliquez sur l'image pour agrandir)


Cécile CAVET

Taranis sur France Culture !

Le 27 juin, dans le cadre du programme « La Méthode Scientifique », France Culture a diffusé une émission « Orages :et tout s’éclaire ».
Christophe Bastien-Thiry, chef de projet CNES de TARANIS, s’est chargé avec une grande maîtrise de faire mieux connaître TARANIS au grand public.

Retrouvez son intervention en podcast sur le site France Culture : https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/orages-et-tout-seclaire


Pour aller plus loin :

La page de la mission Taranis sur le site CNES  : https://taranis.cnes.fr/

La page de la mission sur le site APC : https://www.apc.univ-paris7.fr/APC_CS/fr/taranis-0

Voir la vidéo " Taranis : à la découverte de la face cachée des orages" : https://t.co/nnuf7LeMvY

Construction du LSST : une nouvelle étape majeure vient d’être franchie

.© LSST / Todd Mason, Mason Productions

La construction de la camera du LSST (Large Synoptic Survey Telescope) vient de franchir une étape majeure : le premier science raft, soit la brique détectrice élémentaire composée de 9 capteurs CCD, est prêt à être envoyé au SLAC National Accelerator Laboratory. Elle pourra ainsi être intégré au plan focal de la future plus grande caméra numérique du monde. Ce résultat est le fruit d'une collaboration internationnale à laquelle participent dix laboratoires de l'IN2P3.

Cet élément, assemblé au Brookhaven National Laboratory représente 1/21e de la totalité du plan focal, mais permet à lui seul de couvrir une dimension angulaire sur le ciel représentant deux fois le diamètre de la pleine Lune. Le bruit mesuré sur les 144 voies vidéo de ce premier "raft" est inférieur à cinq électrons, surpassant ainsi les spécifications.

Dix unités de l’IN2P31 participent à l’expérience LSST, un télescope en cours de construction qui va, depuis le Chili, permettre de réaliser le relevé du ciel le plus rapide, le plus profond et le plus vaste jamais entrepris. Ses caractéristiques techniques vont lui permettre de balayer le ciel en continu, zone après zone près de 800 fois en dix ans et de prendre des images d'une très haute qualité. Le LSST va scruter dans toutes les directions possibles, soit environ la moitié de toute la voûte céleste.

Sur cette partie du plan focal, la contribution de l’IN2P3 s’est concentrée notamment sur la réalisation des circuits ASPICs qui mettent en forme le signal directement en sortie des CCD, le micro-code des cartes de lecture (REB), la production-compilation des séquences d’opération des CCD, la participation à la sélection et à l’étude des CCD, ainsi que le diagnostic et l’optimisation de l’électronique des CCD. La mise en production du télescope est prévue pour 2020.



  • 1Unités IN2P3 impliquées dans le projet : Laboratoire d'astroparticule et cosmologie (APC, CNRS/Université Paris Diderot/CEA/Observatoire de Paris), le Centre de calcul de l'IN2P3 (CC-IN2P3, CNRS), le Centre de physique des particules de Marseille (CPPM, CNRS/ Aix-Marseille Université), le Laboratoire de l’accélérateur linéaire (LAL, CNRS/Université Paris-Sud), le Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de physique des particules (LAPP, CNRS/Université Savoie Mont Blanc), le Laboratoire de physique de Clermont (LPC, CNRS/Université Clermont Auvergne), le Laboratoire de physique nucléaire et des hautes énergies (LPNHE, CNRS/Université Pierre et Marie Curie/Université Paris Diderot), le Laboratoire des matériaux avancés (LMA, CNRS), le Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC, CNRS/Université Grenoble Alpes/Grenoble INP) et le Laboratoire Univers et particules de Montpellier (LUPM, CNRS/Université de Montpellier).


Pour en savoir plus

La mission LISA sélectionnée par l'ESA.

Artist's impression of a LISA spacecraft. © AEI/Milde Marketing/Exozet


(AFP) La mission, qui a été choisie par le Comité du programme scientifique de l'ESA réuni à Madrid, prévoit l'envoi dans l'espace de trois satellites à l'horizon de 2034. Ils formeront un triangle dont chaque côté fera 2,5 millions de kilomètres.

Équipés d'interféromètres de précision, ils pourront repérer les ondes gravitationnelles.

"Cela va permettre d'observer l'univers avec un nouvel instrument d'astronomie", déclare à l'AFP Alvaro Gimenez, directeur de la science et de l'exploration robotique à l'ESA. 

Le satellite Lisa Pathfinder, envoyé en éclaireur fin 2016, "a été un succès", rappelle-t-il. Lisa Pathfinder a montré que l'on pouvait technologiquement étudier les ondes gravitationnelles depuis l'espace.

Grâce au feu vert du Comité du programme scientifique, le travail sur l'observatoire géant LISA va pouvoir commencer.

"Il faut encore faire des études technologiques pour préparer cette mission spectaculaire, qui représente un vrai défi", a dit M. Gimenez.

"Dans quelques années, nous vérifierons que tout se passe bien sur le plan de la technologie et que nous disposons des financements nécessaires", a-t-il expliqué. Si tel est le cas, la mission pourra être finalement adoptée.


Pour aller plus loin :

Sur le site de l'ESA : Gravitational wave mission selected, planet-hunting mission moves forward

Site de eLISA : https://www.elisascience.org/

Page de l'équipe LISA Pathfinder / eLISA de l'APC :  https://www.apc.univ-paris7.fr/APC_CS/fr/lisapathfinder-elisa




Une 3ème détection d’ondes gravitationnelles confirme l'existence d'une population de systèmes binaires de trous noirs jusqu'ici inconnue

Vue d'artiste d'Aurore Simonnet


Les collaborations LIGO et Virgo ont annoncé, pour la troisième fois, la détection d'une onde gravitationnelle, confirmant ainsi le début d'une nouvelle astronomie.  Comme pour les deux premières, l'onde gravitationnelle, détectée le 4 janvier 2017, provient de la fusion de deux trous noirs faisant respectivement 30 et 20 fois la masse du Soleil et distants de trois milliards d'années lumière environ. Cette observation est publiée dans Physical Review Letters et les chercheurs de l'APC y sont associés.

The Advanced LIGO-Virgo collaboration would like to announce the third detection of gravitational waves, confirming the beginning of a new field of astronomy.  As with the first two detections, the gravitational waves detected on January 4th, 2017, were emitted by the coalescence of two black holes, with masses of 30 and 20 solar masses respectively, at a distance of three billion light years.  This observation, which involved a number of researchers from APC, is being published in Physical Review Letters

Liens :

IN2P3 : Troisième détection d’ondes gravitationnelles : la confirmation de l’existence d’une nouvelle population de trous noirs

Physical Review Letters : GW170104: Observation of a 50-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence at Redshift 0.2.








Le ballon EUSO-SPB lancé depuis Wanaka!

Le ballon EUSO-SPB a quitté ce matin le site de Wanaka en Nouvelle-Zélande ! Il était prêt depuis le 25 Mars et attendait les conditions météos les plus favorables pour son lancement, conditions compromises par les cyclones Debbie et Cook. Elles ont été réunies ce 25 avril et le ballon a décollé vers 11h. Le projet prévoit maintenant une navigation dans l'hémisphère sud lors d'un voyage de 100 jours.


JEM-EUSO a décollé avec un instrument  conçu pour détecter des rayons cosmiques ayant une énergie de l'ordre de 10^18 eV, soit 100 000 fois plus élevée que les particules accélérées au CERN.

Pour en savoir plus sur la mission, vous pouvez consultrer l'article du laboratoire sur la mission EUSO-SPB : https://www.apc.univ-paris7.fr/APC_CS/fr/la-conquete-de-lextreme-la-mission-euso-spb-ouvre-la-voie



In memoriam Pierre Binetruy (1955-2017)


English Version

Pierre Binétruy, né en 1955, a obtenu son doctorat d’état en 1980, sous la direction de Mary K. Gaillard, avec pour titre « Aspects théoriques et phénoménologiques des théories des jauges ». De 1979 à 1986 il a occupé plusieurs postes au CERN (fellow) et aux Etats Unis (Université de Californie à Berkeley, Université de Floride, Université de Chicago). En 1986, il fut recruté en tant que chargé de recherches au LAPP, Annecy-le-Vieux et 4 ans plus tard professeur à l'Université Paris XI au Laboratoire de Physique Théorique, où il est devenu professeur de classe exceptionnelle en 1999. Depuis 2003 il était professeur à l'Université Paris Diderot.

Ses principaux intérêts ont évolué de la physique des hautes énergies (notamment la supersymétrie) à la cosmologie et à la gravitation, et en particulier l’interface entre l’étude de l'Univers primordial et les théories des interactions fondamentales. Ses intérêts récents incluaient les modèles d'inflation, l'énergie sombre et les fonds cosmologiques d'ondes gravitationnelles. Durant sa carrière prolifique, il a publié des papiers séminaux qui ont approché les 1000 citations chacun. Pour sa recherche il a reçu plusieurs prix (Prix ​​Thibaud, le prix Paul Langevin de la SFP, Miller Professor 1996 à Berkeley). Il était un théoricien parmi les plus brillants de son temps.

Mais sa mémoire restera aussi parce que, pour paraphraser André Malraux, il alliait « l’esprit et le courage », il savait qu’il ne faut pas seulement chercher la vérité scientifique mais aussi avoir le courage d’organiser la communauté en vue des buts scientifiques que cette vérité impose et également se battre au sein des institutions pour les défendre.

Les plus anciens se souviennent de l’ambiance intellectuelle extraordinaire qui animait le Groupement de Recherche (GDR) Supersymétrie qu’il a conçu et dirigé de 1997 à 2004, le transformant en un carrefour de rencontre sans précédent des expérimentateurs et théoriciens, creuset de plusieurs nouvelles idées tant de théorie que d’analyse expérimentale au tournant du siècle.

Il a eu aussi l’intuition centrale, pendant une époque où la détection des ondes gravitationnelles était pour plusieurs un rêve lointain (fin de 2005) d’impliquer la France à travers le CNES, dans le programme spatial de détection des ondes gravitationnelles, LisaPathfinder et Lisa. Un choix scientifique auquel il a consacré une grande partie de son dynamisme et ceci jusqu’aux et pendant les jours de son hospitalisation.

Les chercheurs et ingénieurs de l’APC se souviennent aussi de l’énergie et le dynamisme qu’il a mis pour la fondation du laboratoire Astroparticule et Cosmologie (APC) dès 1999, en suivant une incitation de Luc Valentin. Il fut le directeur de l’APC jusqu’en 2013. Il a accompagné cette entreprise originale de l’Université Paris Diderot et de l’IN2P3/CNRS, du CEA et de l’Observatoire de Paris, avec une inventivité inépuisable. On lui doit l’implication ferme du laboratoire dans le spatial, l’ouverture interdisciplinaire vers les Sciences de la Terre, la réalisation de l’importance des sciences des données avec le centre François Arago, la fondation avec le prix Nobel de Cosmologie, George Smoot, du Centre de Physique Cosmologique de Paris (PCCP) et l’immersion de l’APC dans un réseau mondial de centres équivalents (par exemple le Laboratoire International Associé avec KIPAC au SLAC, des relations avec l’Université de Chicago ou KIT de Helmholtz). 

Il était aussi un professeur, qui a su inspirer des centaines d’étudiants, et à travers le MOOC Gravité, en collaboration avec G. Smoot, ses cours ont touché des milliers (96.000 inscrits). L’expression de gratitude des étudiants mais aussi de tous ceux qui l’ont suivi ont chauffé le cœur de Pierre mais aussi de nous, ses collègues. Ce MOOC était pour Pierre encore une avenue vers le futur, il n’y voyait pas un moyen simple d’améliorer la visibilité de l’Université mais une révolution dans la façon dont les connaissances sont diffusées, similaire à la révolution de Gutenberg, et cette révolution signifiait peut-être un nouveau type d’universités, et à travers elles de société et d’humanité.

En parallèle à ces activités, on n’a choisi que 4 paradigmatiques parmi une multitude, Pierre a trouvé le temps d’être président du Fundamental  Physics Advisory Group (2008-2010) et du Fundamental Physics Roadmap Committee (2009-2010) de l'ESA ; du consortium français de la mission spatiale LISA ; de la Division Théorie de la Société Physique Française (1995-2003) ; de la section interdisciplinaire  de l’Astroparticule (2003-2004), de la section théorie (2005-2008) du CNRS ; et directeur du fonds de dotation «Pour la recherche et la formation dans le domaine de la physique de l'univers».

Il fut également membre du comité scientifique de l'IN2P3 (1996-2000), du Scientific Advisory Commitee d’APPEC réunissant les agences de l’Astroparticule en Europe, du groupe de travail ApPIC de IUPAP (l’Union Internationale pour la Physique Pure et Appliquée) qu’il a aidé à faire naître en 2013 et dont il était un membre clef jusqu’aujourd’hui, de l’European Space Science Committee,  du Comité de Programme Scientifique (SPC) du Laboratoire National SLAC (Stanford , Etats-Unis ), du comité d’évaluation  de la feuille de route  du DOE et du comité d'évaluation international de l'INFN  (Italie) et NSERC (Canada). Finalement, ces dernières années, il a été membre du Conseil Scientifique du CNRS.

Cette activité poursuivie avec un enthousiasme et une rigueur sans faille, était accompagnée d’une grande culture et sophistication, une connaissance profonde des arts, où il a propulsé plusieurs actions entre art et sciences, et surtout une grande qualité humaine. Cette qualité a fait que la nouvelle de sa disparition a été vécue avec une grande tristesse à travers le monde. Comme un de ses éminents collègues l’a dit de lui : « Pierre était une de ces personnes très exceptionnelles qui était au sommet du jeu et, en même temps, un collègue remarquablement simple et agréable. »  

La science française mais aussi européenne et mondiale a perdu un de ses praticiens exemplaires. 



À la conquête de l'extrême : la mission « EUSO-SPB » ouvre la voie !

Lancement d'EUSO-Ballon, en août 2014.

Ça y est ! La mission EUSO-SPB, précurseur de l'Observatoire Spatiale de l'Univers Extrême dédié à l'étude des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie (RCUHE), est prête pour un vol de longue durée sous ballon stratosphérique pressurisé. Après le succès du vol d'une première version de l'instrument, EUSO-Ballon, en août 2014, sous l'égide du CNES, la collaboration internationale JEM-EUSO revient avec un instrument plus performant encore, conçu pour détecter des rayons cosmiques ayant une énergie de l'ordre de 10^18 eV, soit 100 000 fois plus élevée que les particules accélérées au CERN. C'est la NASA qui pilote cette fois-ci la mission, et procèdera à son lancement depuis Wanaka, en Nouvelle-Zélande, dès que la météo le permettra à partir du 25 mars 2017.

Les rayons cosmiques d'ultra-haute énergie représentent l'un des mystères les plus fascinants de l'univers extrême. Avec des énergies littéralement macroscopiques, équivalentes à l'énergie d'une balle de tennis servie à 150 km/h, ces noyaux d'atomes qui nous parviennent d'autres galaxies intriguent les chercheurs depuis plus d'un demi-siècle. Dans quels sites astrophysiques sont-elles accélérées ? Par quel mécanisme ? Avec quel impact sur leur environnement immédiat ? Quel est leur lien avec les rayonnements plus traditionnels reçus du cosmos ? Et que peuvent-ils nous apprendre sur les processus à l'œuvre dans l'univers et dans ses sources les plus puissantes ?

Autant de questions qui justifient les efforts des chercheurs pour percer les secrets de ces particules de l'extrême, et déployer des moyens d'observation nouveaux. Il faut dire qu'il n'a pour l'instant été possible de détecter qu'un nombre très limité des ces particules. Pour les plus énergétiques d'entre elles, on n'en compte qu'à peine une par mètre carré et par milliard d'années ! Il convient donc de déployer des détecteurs couvrant des milliers de km2. C'est ce qui a été fait en Argentine, avec l'Observatoire Pierre Auger, auquel l'IN2P3 a contribué de manière décisive. Mais pour aller plus loin, les chercheurs envisagent la solution de l'espace. L'objectif ? Se placer en orbite autour de la Terre, par exemple sur la Station Spatiale Internationale (ISS), et observer l'effet de l'interaction de ces rayons cosmiques d'ultra-haute énergie avec l'atmosphère terrestre. Ces particules sont en effet connues pour induire le développement d'une « gerbe » de particules secondaires, créées en cascade lors d'interactions successives et traversant l'atmosphère à la vitesse de la lumière. Ces particules, dont le nombre peut atteindre plusieurs centaines de milliards, excitent au passage les molécules de l'air qui, en se désexcitant, émettent un rayonnement de fluorescence similaire à celui observé dans le phénomène des aurores boréales. C'est ce rayonnement qui permet finalement, lorsqu'il est capté par un télescope suffisamment sensible, opérant dans le domaine ultraviolet, de détecter de manière indirecte le rayon cosmique incident, et de reconstruire son énergie et sa direction d'arrivée, et de donner quelques indications concernant sa nature.

C'est parce que le déploiement d'un tel instrument spatial, qui couvrirait plusieurs centaines de milliers de km2 d'atmosphère, est un projet ambitieux que des pathfinders (missions précurseurs) ont été conçus et développés par la collaboration JEM-EUSO. EUSO-SPB, dont le lancement est donc imminent, est le second d'entre eux, après EUSO-Ballon en 2014 et avant mini-EUSO, qui sera lancé vers l'ISS début 2018. Il s'agit de modèles réduits de l'instrument visé ultimemement, mais en possédant déjà toutes les fonctionnalités et sous-systèmes. Et si le vol de 2014 avait essentiellement permis de valider la technologie et d'effectuer les premières mesures de l'émission UV de la Terre avec une grande résolution, indispensable à la compréhension du "fonds UV" sur lequel doivent se détacher les gerbes cosmiques, le vol d'EUSO-SPB, dont la durée prévue est de plusieurs semaines, devrait être couronné par la toute première détection de la lumière de fluorescence d'une telle gerbe par un instrument en vol. Un premier pas très attendu par toute la communauté internationale !

Préparation de la nacelle EUSO-SPB

Préparation de la nacelle EUSO-SPB

Avec la responsabilité de l'électronique de front-end, de l'intégration, des tests et de la calibration du détecteur principal, la contribution française et l'implication des équipes de l'IN2P3 des laboratoires APC, LAL et Oméga, ont été déterminantes tout au long du projet. Et alors que chacun retient son souffle en attendant le lancement, les yeux et les esprits dont déjà tournés vers l'avenir, non seulement avec la mission mini-EUSO, qui portera la technologie en orbite pour la première fois d'ici moins d'une année, mais aussi avec la préparation de missions spatiales d'envergure, aux objectifs scientifiques cette fois pleinement compétitifs : K-EUSO, d'abord, puis POEMMA, que la NASA vient tout juste de sélectionner parmi les 10 "Probes mission concept studies" désormais financées.

Affaire à suivre, donc !



Marche citoyenne pour les sciences le 22 avril 2017

Aux Etats-Unis, en France et partout ailleurs, les sciences doivent être remises au cœur du débat public. Marcher en nombre, comme y invitent les scientifiques états-uniens et ceux d’au moins huit pays européens, est un moyen d’y parvenir. La Marche citoyenne pour les sciences en France, lancée le 27 janvier, participe de ce mouvement international.

La SFP vous donne rendez-vous au Jardin des Plantes (Place Valhubert) à 12h45 (le rassemblement officiel est prévu à 13h). De 13h à 14h des allocutions seront prévues.

Le cortège partira à 14h et effectuera le trajet suivant : rue Jussieu, rue des Ecoles, rue de l'école de médecine, Place Saint-Michel.

Voir le communiqué de presse du CNRS

La nuit des ondes gravitationnelles



En septembre 2015, la collaboration internationale Ligo-Virgo a permis de confirmer l’existence des ondes gravitationnelles théorisées près d’un siècle plus tôt par Albert Einstein. Le CNRS et la Société Française de Physique proposent un rendez-vous exceptionnel pour célébrer cette découverte majeure.

Une soirée festive aura lieu le 20 mars 2017, au Grand Rex à Paris et dans de nombreuses villes en France. Des concours sont organisés pour les scolaires et le grand public. Inscrivez-vous jusqu’au 9 décembre 2017

L'APC participe à l'organisation de cette événement.

Site de l'évenement : http://www.cnrs.fr/nuit-des-ondes-gravitationnelles/

Slide en PDF: 

Masterclass de Physique

A l'occasion de la Journée Internationale des femmes et des filles de science, le laboratoire accueillera le 10 février des lycéennes pour leur faire découvrir le domaine de la physique. Infos et inscriptions sur la page dédiée !


Vu artistique du futur satellite SVOM © Cnes Feu vert pour la mission SVOM

Le satellite SVOM sera lancé en 2021 et aura pour mission de scruter les sursauts gamma, responsables des phénomènes les plus violents de l’Univers.


Détection d'un signal de gravité...

...avant l’arrivée des ondes sismiques lors du tremblement de terre de Tohoku-Oki le 11 mars 2011



Eleonora Capocasa et Valerie Domcke reçoivent une bourse L'Oréal-Unesco.

Pour ouvrir les métiers des sciences aux femmes et promouvoir la parité dans les postes à responsabilités scientifiques, le programme des Bourses L’Oréal-UNESCO "Pour les Femmes et la Science" récompense chaque année de jeunes chercheuses. Cette année, deux d'entre elles appartiennent au laboratoire APC : Eleonora Capocasa et Valérie Domcke.




Node deployment in KM3NeT-FR (phase 1)

On September 29th a new step in the building of the KM3NeT/ORCA detector in Toulon site was accomplished. After a long sea operation, the deployment and connection of the first node was performed. The first tests, made soon after the installation of the node on the seabed and under nominal high voltage, were successful. In the coming days and weeks the full commissioning of the system will be completed.

Astronomie gamma : le prototype Cocote a pris son envol
LISA Pathfinder

LISA Pathfinder surpasse les attentes...mission accomplie !


Réalisation de deux circuits intégrés par le service de microélectronique d'APC.


INTEGRAL ne détecte aucune lumière gamma en provenance de la source de l'onde gravitationnelle GW150914.

Lgosat 1 Mission
Lgosat 3 Scintillateur

Détection des ondes gravitationnelles : le feuilleton continue...


Samedi 9 mai, sur France Culture, Pierre Binétruy répondait aux questions d'Etienne Klein sur le MOOC Gravité !