Mise à jour le 17 Novembre 2008
 
 
    
CONFÉRENCE
"L’UNIVERS ANIMÉ DE FERMI (EX-GLAST)"
Par Isabelle GRENIER
du CEA (IRFU) et de Paris VII.
 
Pour les RCE 2008 Cité des Sciences de Paris
Le 8 Novembre 2008 à 15H45
 
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
 
 
Le télescope spatial Glast s'appelle désormais "Fermi Gamma-ray Space Telescope", en l’honneur de ce célèbre scientifique italien Enrico Fermi.
(les Américains rebaptisent généralement leurs sondes spatiales, une fois que celles-ci sont lancées et en bon état de fonctionnement!).
 
Ce télescope spatial, réalisé par la NASA en collaboration avec diverses agences spatiales a été lancé le 11 juin dernier depuis Cap Canaveral.
 
Cinq équipes françaises de l’IN2P3-CNRS, de l’INSU-CNRS et de l’IRFU/CEA contribuent à ce projet.
 
Isabelle Grenier du CEA est spécialiste des astres de haute énergie dans l’Univers, elle fait partie des responsables scientifiques du projet.
 
L'objectif de Glast/Fermi est d'étudier l'univers au moyen de rayons gamma et de détecter les phénomènes violents.
 
 
 
 
Cela peut être des étoiles à neutrons ou encore de grands trous noirs, à l'origine de l'activité de milliers de galaxies.
 
 
Les rayons gamma étant absorbés par l’atmosphère, il est nécessaire de les détecter depuis l’espace, ce que fera le satellite Fermi (GLAST) à une altitude de 650 km.
 
L’instrument  principal, le LAT (Large Area Telescope), détecte les rayons gamma d’une énergie entre 30 MeV et 300 GeV et a la particularité d’explorer l’ensemble du ciel en trois heures grâce à son très grand champ de vue (20% du ciel à tout moment).
 
De nombreuses sources de rayons gamma étant variables, cette surveillance continuelle du ciel permettra d’alerter la communauté scientifique en cas d’éruptions.
 
Un instrument secondaire, le GBM (Glast Burst Monitor) est dédié à la détection de l’émission de basse énergie (8 keV-30 MeV) des sursauts gamma
 
Fermi est le continuateur des précédents satellites gamma comme :
·        SAS-2 de 1972 qui a observé 8000 sources gamma
·        COS-B (ESA-NASA) de 1975 à 1982 : 200.000 objets gamma
·        EGRET (un des instruments de CGRO) de 1997 à 2000 : 1.400.000 sources gamma.
 
L’orbite de Fermi est sous les ceintures de radiations de la Terre pour que les mesures ne soient pas perturbées par celles-ci.
 
 
Vidéo du lancement : http://www.youtube.com/watch?v=YM7G1x-bW50
 
 
La détection des gamma s’effectue par un processus presque inverse de celui mis en jeu dans le LHC :
Gamma (g) à fenêtre du télescope  à e+  +  e-
 
Ces deux particules dont on analyse leur provenance dans l’espace, donnent ainsi une indication de l’origine du rayon lumineux.
 
On capture approximativement 1/3 des gamma qui passent.
 
 
MISE EN SERVICE DE FERMI (GLAST).
 
Quelques jours après sa mise en orbite, il fonctionne parfaitement.
 
Après une première lumière le 30 Juin 2008, Fermi vient de nous fournir les premières cartes du ciel Gamma, comme celle-ci.
 
Voici une des premières images de Fermi du ciel gamma :
 
On y remarque la diffusion des gaz de la voie lactée touchés par les rayons cosmiques  et qui ré émettent en gamma; des pulsars avec leurs points brillants jaunes et une galaxie lointaine, un Blazar 3C 454.3 (galaxie active) située à 7,1 milliards d'années lumière.
 
On remarque qu’en gamma on ne voit pas les étoiles, mais on voit par contre les grands nuages qui sont bombardés par les protons des rayons cosmiques, qui en percutant ces nuages réémettent dans le domaine gamma.
 
 
 
Comme Isabelle Grenier nous le signale, dès les premières photos de Fermi qui se rafraîchissent toutes les 3 heures, « cela n’arrête pas de changer » !!!
 
 
 
FERMI ET LES PULSARS.
 
 
Le télescope Fermi vient de découvrir pour la première fois un pulsar grâce à l'observation de son émission en rayons gamma.
Ce qu’il y a d’exceptionnel avec cette découverte, c’est que ce pulsar ne brille qu’en gamma et dans aucune autre radiation, notamment radio comme c’est très souvent le cas.
 
Les pulsars sont des objets jeunes, le plus vieux a seulement 300.000 ans, ils proviennent d’explosions de SN et chacun a sa signature qui lui est propre.
 
Celui dont on parle brille environ trois fois par seconde, cette étoile à neutrons âgée de 10 000 ans envoie un faisceau de rayons gamma en direction de la Terre.
 
En ce qui concerne ce pulsar, il correspond à une étoile dont tout le Soleil serait concentré dans un espace de la taille de Paris avec un champ magnétique de 108 Tesla (pour comparaison le champ magnétique terrestre est de l’ordre de 5 10-5 T !!!).
 
 
Cinq équipes françaises de l'IN2P3/CNRS, du CEA/Irfu et de l'Insu/CNRS ont participé à l'analyse et l'interprétation de ces résultats, publiés dans la revue Science Express du 16 octobre 2008.
 
C’est la raison pour laquelle le CNRS publie un communiqué à ce sujet dont j’extrais les paragraphes suivants :
 
Un pulsar est une étoile à neutrons en rotation rapide, correspondant au coeur effondré d'une étoile massive ayant explosé en supernova en fin de vie. Les astronomes ont recensé aujourd'hui presque 1 800 pulsars dans la Voie Lactée. La plupart ont été trouvés grâce à leurs signaux radio, une poignée d'entre eux seulement grâce à leurs très faibles « bips » en lumière visible et en rayons X.

Ce nouveau pulsar, découvert par le satellite Fermi, réside à l'intérieur d'un vestige de supernova connu sous le nom de CTA1, situé à environ 4 600 années-lumière dans la constellation de Céphée. La puissance et la sensibilité du télescope LAT (« Large Area Telescope », instrument principal de Fermi) ont permis de découvrir cet objet en observant uniquement son rayonnement gamma. Le faisceau radio, bien qu'émis, manque probablement la Terre. Ce pulsar émet 1 000 fois plus d'énergie que le Soleil et son faisceau, tel celui d'un phare de marine, balaye la Terre toutes les 316,86 millisecondes.

 Le LAT balaye l'ensemble du ciel toutes les 3 heures et capte un photon gamma par minute venant de CTA1. Cela est suffisant pour établir la périodicité de l'émission et déterminer la période de rotation de l'étoile et son taux de ralentissement. Le faisceau du pulsar naît des effets combinés du champ magnétique intense et de la rotation rapide de l'étoile à neutrons. Les particules chargées s'échappent des pôles magnétiques de l'étoile à une vitesse proche de celle de la lumière pour créer le faisceau de rayons gamma que Fermi détecte.
 
Parce que l'énergie qui s'échappe par ce rayonnement est fournie par la rotation même de l'étoile, celle-ci ralentit graduellement. Dans le cas de CTA1, sa période de rotation augmente d'une seconde tous les 87 000 ans.
La découverte réalisée par le satellite Fermi montre le chemin à suivre pour trouver les nombreux pulsars jeunes qui se cachent dans la Galaxie. A peine 2 000 sont connus alors qu'on en attend près de 20 000 âgés de moins d'un million d'années.
 
Crédit photo : NASA/S. Pineault, DRAO
 
 
Tous ne seront pas assez proches pour être détectés mais les scientifiques espèrent que CTA1 est le premier d'une longue série qui permettra de mieux comprendre comment les pulsars peuvent produire ces incroyables faisceaux de lumière et de particules très énergétiques.

Le Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA est développé en collaboration avec le Département de l'Energie américain, avec d'importantes contributions d'instituts et partenaires en France, Allemagne, Italie, Japon, Suède et aux États-unis.
 
 
 
FERMI ET LES GRB.
 
En ce qui concerne les sursauts gamma (GRB), causés par des trous noirs massifs, ils sont les signes avant-coureurs d’une super nova ; leur fréquence est de l’ordre de un tous les deux à trois jours.
Fermi travaille dans ce domaine en association avec le satellite dédié aux GRB : Swift.
 
Au cours de son premier mois d'activité, Fermi a détecté 31 sursauts et notamment un le 24 Octobre 2008 : un sursaut court.
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
GLAST : Rebaptisé Fermi, mais la même mission. (astronews du 09/09/2008)
 
Ressources média sur ce satellite.
 
Superbe présentation ppt de 21MB sur Exploring the extreme universe with Fermi. Et celle-ci d’introduction au ciel gamma.
 
Article du magazine Le point sur Glast.
 
Article de la NASA sur la découverte de ce pulsar gamma.
 
Archives Glast chez nos amis Italiens de la mission (en anglais).
 
Site de Glast chez nos amis Allemands de l'Université de Bochum (en anglais).
 
First all sky video : http://glast.sonoma.edu/presentations/SETItalk/267648main_GLAST_first_light_all_sky_map_640x480.mpg
 
Vidéo "what is glast" : http://www.youtube.com/watch?v=Ns2TEJdyRQk
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin  
www.planetastronomy.com