Herschel V Minier RCE 2008



Mise à jour le 24 Novembre 2008

CONFÉRENCE "HERSCHEL : LUMIÈRE SUR LES MONDES ENFOUIS DE L'UNIVERS"
Par Vincent MINIER CEA Astrophysique

Pour les RCE 2008 Cité des Sciences de Paris
Le 10 Novembre 2008 à 17H00

Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos et des animations.

REMARQUE : Les comptes rendus des conférences sont mis en ligne au fur et à mesure
Vous vous en apercevrez en allant voir la page du compte rendu général de temps en temps à l'index "conférences", je signalerai les mises en ligne dans la fenêtre des mises à jour du site



BREF COMPTE RENDU




D’ici la fin de l’année s’achèvera l’assemblage de Herschel, observatoire spatial dans l’infrarouge lointain de l’ESA, la toute nouvelle mission destinée à étudier la formation et l’évolution des étoiles et des galaxies.

La mission Herschel, dotée du plus grand télescope spatial jamais conçu (3,5 m de diamètre, 7m de long), donnera aux astronomes des moyens exceptionnels pour explorer l’Univers dans l’infrarouge lointain et le submillimétrique.

Vincent Minier travailla au CEA au département d'Astrophysique; il nous parle de cette astronomie Infra Rouge et submillimétrique.





LE DOMAINE DE L'INFRAROUGE.


L'infra rouge sonde les environnements opaques au visible.



Comme on s'en rend compte sur cette photo en visible (à gauche) et en IR (à droite).


On voit les petites variations de température imperceptibles à l'œil dans le visible.




Herschel va travailler dans l'IR lointain (domaine de gauche) et dans l'IR submillimétrique (domaine de droite du graphe ci-contre).

En résumé sur l'IR :

· C'est l'Univers froid, des objets émettant entre –250°C et 0°C.
· Lumière moins énergétique que le visible
· Permet de sonder les environnements opaques dans le visible.







Les cibles de l'Infra Rouges sont principalement en astronomie : le gaz et les poussières du milieu interstellaire.



Quelques chiffres sur le milieu interstellaire :

Densité du gaz interstellaire (H2; CO …) :
Milieu interstellaire approx. 1 molécule par cm3 (10^-21 g/l)
Nuages moléculaires approx : 10^-8 à 10^-16 g/l.
pour comparaison :
Atmosphère : 1 g/l Everest : 0,3 g/l ; Vide en labo : 10^-13 g/l ; meilleur vide sur Terre : 10^-17 g/l.

Les poussières interstellaires :
Représente 1% de la masse totale. Elles sont constituées de grains.
Chauffées par la lumière des étoiles et réémettent dans l'IR (refroidie).
Plus la longueur d'onde est grande plus les poussières sont froides.
Elles sont assez homogènes et correspondent à des zones denses.

Un bel exemple de ce milieu interstellaire est NGC 3603






L'infra rouge révèle les régions cachées des galaxies comme on le voit parfaitement sur ces photos de M81 en visible (Hubble dans le coin supérieur droit) et en IR (Spitzer en bas).

L'image centrale est un composite à différentes longueurs d'onde.


Les zones chauffées et brillant dans l'IR révèlent la formation d'étoiles.



Ce que l'on voit sur des photos du ciel dans les galaxies :
· Le visible, ce sont les étoiles
· L'UV ce sont les étoiles massives
· L'IR ce sont les poussières et les étoiles enfouies.







LA FORMATION DES ÉTOILES.



Les étoiles se forment dans les nuages moléculaires, lors de la fragmentation de ce nuage.

Il se créent des cocons d'étoiles de taille 10.000UA approximativement.

Puis se produit un processus d'effondrement classique.

La plupart des jeunes étoiles sont masquées par la poussière.

Les étoiles massives ont une vie courte, elles brillent dans l'UV principalement et sont très lumineuses.
Mesurer la lumière UV d'une galaxie permet de mesurer le taux d'étoiles massives de celle-ci.


Lors de la formation de l'étoile à partir des fragments de nuages, une question se pose : la masse de l'étoile est-elle déterminée par la masse du fragment?
C'est une question à laquelle Herschel devrait apporter une réponse.

Autre question : comment passe-t-on des cocons à une pouponnière d'étoiles?



Sur la diapo : l'histoire cosmique de la formation des étoiles.
En vertical : la densité d'étoiles.


La courbe verte correspond à toutes les galaxies d'aujourd'hui à il y a 9 milliards d'années. Le taux à chuté d'un facteur 10 par rapport à il y a 9 milliards d'années.


En jaune et rouge galaxies émettant en IR qui participent à la formation des étoiles.











LES SOURCES D'ÉMISSION IR DANS LES GALAXIES.





Il y a principalement deux sources d'émission IR au niveau des galaxies :
· la formation des étoiles
· les gaz chauds autour des TN super massifs.


Herschel doit justement nous informer sur différents aspects concernant les galaxies et les milieux interstellaires :
· Quelle est l'origine de la masse des étoiles? En recensant les cocons d'étoiles.
· Déterminer les propriétés des grains de poussières
· Mesurer la quantité d'étoiles qui s'est formée depuis 10 milliards d'années.






Nous comptons donc sur Herschel pour sonder l'Univers lointain.














LE TÉLESCOPE SPATIAL HERSCHEL.

Puis notre orateur nous passe un film sur Herschel.

Ce film se trouve sur le site de l'ESA : http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=41330
On peut voir aussi des photos des différentes parties : http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=42246


Je reprends ici des informations que j'ai déjà données sur ce télescope spatial.



En mesurant la lumière à ces longueurs d’onde, les scientifiques pourront observer l’univers « froid ». Herschel leur offrira une résolution sans précédent, pour scruter les zones où naissent les étoiles, les centres des galaxies et les systèmes planétaires.
Le satellite est conçu de façon à maintenir ces capteurs à une température proche du zéro absolu (-273,15 °C), c’est-à-dire de -271 °C à seulement quelques dixièmes de degré au-dessus du zéro absolu.
Cette caractéristique à elle seule constitue une prouesse remarquable de la part des industriels et des scientifiques européens.

Herschel a la forme d'un tube de 7,5m de haute et de 4m de diamètre. Sa masse est de l'ordre de 3,3 tonnes.
La plus grande partie du télescope est le réservoir de 2500l d'Hélium liquide dans lequel se trouve le détecteur.




Le télescope en lui même est de type Cassegrain avec un miroir primaire de 3,5m et entièrement construit en Europe, un vrai défi technologique. La précision du polissage du miroir doit être de l'ordre du millième de micron!!!

L’instrument caméra infrarouge et spectromètre PACS a été mis au point dans le cadre d’activités coordonnées par le MPE (Allemagne); le récepteur imageur spectral et photométrique (SPIRE) a été développé sous la houlette de l’Université britannique de Cardiff ; le développement de l’instrument hétérodyne pour l’observation dans l’infrarouge lointain (HIFI) a été confié à l’Institut néerlandais de recherche spatiale (SRON)

Ce genre de télescope doit nous permettre de répondre à diverses questions fondamentales comme :
· Quand les galaxies se sont elles formées?
· Et comment?
· Se sont elles formées en même temps ou de façon continuelle?
· Où se sont elles formées?
· Les étoiles se ont elles d'abord formées et ensuite les galaxies ou le contraire?
· Y a t il automatiquement des planètes quand les étoiles se forment?
· Etc…
Herschel avec sa femêtre de mesure doit nous permettre d'atteindre les régions froides et cachées par les poussières de l'espace lointain et ainsi d'essayer d'obtenir des réponses à certaines de ces questions.

Herschel devrait être lancé avec Planck début 2009.




POUR ALLER PLUS LOIN.

Site de Herschel à l'ESA.


Galerie IR de photos astro de Spitzer

Les milieux interstellaires.


Histoire de la Formation d’Étoiles et Rôle des Galaxies Lumineuses dans l’Infrarouge Distantes par D Elbaz 4,5MB


L'astronomie en IR sur ce site .



Bon ciel à tous


Jean Pierre Martin
www.planetastronomy.com