Mise à jour le 20 Novembre 2010
 
CONFÉRENCE
"LE SATELLITE HERSCHEL"
Par Laurent VIGROUX
Astrophysicien IAP Directeur de l’IAP
Organisée par l'IAP
98 bis Av Arago, Paris 14ème
 
Le mardi 9 Novembre 2010 à 19H30
 
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
Vidéo de la conférence par le CERIMES disponible sur leur site quelques jours après (le CERIMES propose aussi toutes les vidéos des conférences IAP) :      voir : http://www.cerimes.fr/le-catalogue/institut-dastrophysique-de-paris-iap.html
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
 
Nous avons souvent évoqué dans ces colonnes ce satellite ainsi que les IR, aussi ce compte rendu sera court.
 
 
Laurent Vigroux est Directeur de l’IAP depuis2005, il était avant au CEA et s’intéressait principalement aux galaxies.
 
 
C’est lui aussi qui a impulsé la technologie des CCD en France pour l’observation astronomique.
 
Il nous parle ce soir des Infra rouge et du télescope spatial européen en IR, Herschel baptisé ainsi en l’honneur de William Herschel découvreur de ce domaine de longueur d’onde.
(probablement aussi avec sa sœur Caroline, qui était aussi une vraie scientifique, mais à l’époque les femmes n’avaient pas beaucoup vois au chapitre…)
 
Herschel (le satellite) s’est longtemps appelé FIRST (Far Infrared and Sub-millimetre Telescope) avant d’être débaptisé.
 
 
 
 
L’infra rouge (longueur d’onde supérieure à 800 nm ou 0,8 µ) sert à voir :
·        Les objets froids,
·        Les objets enfouis dans les nuages.
 
L'infrarouge est subdivisé en
·        IR proche (de 0,8 μm à 1,4 μ),
·        IR moyen (de 1,4 à 3 μ) et
·        IR lointain (de  3 μ  à 1 mm). 
 
Pour observer dans l’IR (surtout le lointain), l’atmosphère bloquant ces longueurs d’onde, il faut
·        Aller dans l’espace,.
·        Refroidir télescope et instruments et
·        Avoir des détecteurs très sensibles donc refroidis.
 
De nombreux précurseurs à Herschel ont existé dans le domaine IR :
·        IRAS en 1983 télescope de 60cm (USA, UK NL) 10 à 100 micron
·        ISO en 1995 télescope de 63 cm (Europe) 3 à 200 micron
·        Spitzer en 2002 télescope de 80 cm (USA) 2 à 200 micron
·        Herschel en 2009 télescope de 3,5 m (Europe) 60 à 600 micron.
 
Herschel devient le plus gros télescope spatial jamais lancé. (3,5m de diamètre pour le télescope, 7,5m de haut et 3200kg).
Il est équipé principalement des instruments suivants :
 
Photodétecteur et spectromètre à grand champ (PACS) (Photoconductor Array Camera and Spectrometer)
·        Photomètre imageur dans le bleu et le rouge, sensibles aux longueurs d'onde 60-130µm et 130-210µm, dont les détecteurs sont des bolomètres (thermomètres)
·        Un spectromètre couvrant les bandes 60-120µm et 120-210µm.
 
Récepteur d'imagerie spectrale et photométrique (SPIRE) (Spectral and Photometric Imaging Receiver)
·        L'instrument SPIRE permet l'observation simultanée d'une vaste région du ciel. Il s'agit d'une caméra infrarouge et d'un spectromètre.
·        Un photomètre imageur composés aussi de bolomètres dans trois bandes de longueur d'onde centrées sur 250  350 et 500µm
·        Un spectromètre à transformée de Fourier composé aussi de bolomètres dans la bande 200 à 670µm
 
Instrument hétérodyne pour l'observation dans l'infrarouge lointain (HIFI) (Heterodyne Instrument for Far-Infrared)
·        L'instrument HIFI permet l'observation d'un seul point dans le ciel
·        7 récepteurs hétérodynes et un spectromètre à très haute résolution spectrale dans la bande 157-610µm.
 
 
Lancement parfait de Kourou le 14 Mai 2009.
 
Voir la feuille de lancement montrant l’exactitude des données de mise en orbite.
 
Il lui faut deux mois pour rejoindre le point L2 (même point pour Planck) et dès Novembre 2009 il est opérationnel pour les observations.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sa réserve d’Hélium (garantissant une température de 2K pour les instruments) doit lui donner une durée opérationnelle de 3 ans et demi.
 
En principe jusqu’au 26 Novembre 2012 comme on le voit sur ce graphique de l’ESA.
 
Signalons que lorsque l’Hélium aura complètement disparu, le télescope ne pourra plus fonctionner, même en mode « chaud » comme Spitzer actuellement, car ses détecteurs ne sont pas prévus pour cela.
 
 
 
 
 
Film montrant les différents éléments de Herschel et comment ils s’arrangent entre eux.
 
 
Herschel après s’être intéressé dans le système solaire, aux objets les plus froids qui sont situés dans la ceinture de Kuiper avec les objets trans-neptuniens (TNO), par exemple l’objet Makemake situé à 52 UA et qui fait 1500 km de diamètre, a détecté de la vapeur d’eau dans le comètes comme pour la comète Garrad.
 
Mais il se tourne maintenant vers des horizons plus lointains, la matière interstellaire (ISM : Inter Stellar Medium), elle a nettement une dominante IR, par exemple M42 dans Orion est très brillante dans ce domaine spectral.
 
L’analyse spectrale très détaillée permet à Herschel de découvrir des composés organiques dans la nébuleuse d’Orion comme on le voit sur cette image très détaillée.
 
La ceinture de Gould est un morceau d’anneaux d’étoiles dont le centre serait situé approximativement à 300al de nous contient énormément d’étoiles chaudes et de nombreuses étoiles en formation. On ne comprend pas encore bien comment il s’est formé.
 
Herschel s’est intéressé à la ceinture de Gould, et a mis en évidence la structure filamentaire du milieu interstellaire à l'origine de la fonction de masse initiale des étoiles.
 
 
Ces mesures ont été faites notamment dans la région d' »Aquila Rift »
Elles remettent en cause les théories actuelles de formation des étoiles.
 
Dans ces deux régions, les images obtenues avec les caméras SPIRE et PACS révèlent un profusion de filaments ainsi que plusieurs centaines de « cœurs » (cores en anglais) denses situés le long des filaments
 
La majorité des cœurs identifiés dans la région d'Aquila sont suffisamment denses pour être autogravitants, ce qui autorise à les qualifier de « cœurs pré-stellaires ».
 
Pour plus d’explications sur ces relevés de Herschel, consulter absolument le rapport de Philippe André du CEA
lors du symposium Herschel en Mai 2010.
 
En quelques mots : toutes les proto étoiles se forment dans les filaments, en effet, la densité importante dans ces filaments, déclenchent les réactions qui vont donner naissance à ces étoiles le long de ces filaments.
 
 
Puis Herschel s’est intéressé à la Rosette :
 
 
Cette vue très spectaculaire de la nébuleuse de la Rosette, nous montre comment le gaz moléculaire est chauffé par les rayons UV d'un amas d'étoiles proche (7 étoiles massives situées à droite de l'image).
 
 
Image composite de PACS et SPIRE, trois couleurs aux longueurs d'onde Infra Rouge de 70 micron (représentée en bleu); 160 micron (en vert) et 250 micron (en rouge).
 
Chaque couleur est associée à une température particulière du gaz, on observe un fort gradient de température du chaud (à droite) vers le froid (à gauche) à l'intérieur de ce nuage moléculaire qui semble s'enrouler autour d'un point central.
Plus c'est bleu plus c'est chaud.
On remarque aussi des sortes de piliers gazeux qui pointent vers le centre de cet amas d'étoiles.
À leur sommet se forment de nouvelles étoiles.
Crédits: ESA, PACS & SPIRE consortium
 
 
 
 
 
 
Herschel permet de voir ces nuages moléculaires sous différents aspects en fonction des longueurs d’onde.
 
Plus de détails sur cette vue.
 
Les découvertes faites dans cette région de l’espace ont fait l’objet de compte rendus publiques dont les suivants :
 
Herschel  observations of embedded protostellar clusters in the Rosette molecular cloud
 
The Herschel view of star formation in the Rosette molecular cloud under the influence of NGC 2244
 
 
 
 
 
 
 
LES GALAXIES.
 
 
Pour la première fois Herschel nous fournit des images de galaxies en IR lointain, avec un gain énorme en résolution spatiale.
 
Herschel, grâce à sa possibilité de mesure dans l’IR lointain, permet de comprendre le transfert d’énergie entre les étoiles et le gaz, la lumière des étoiles est absorbée par l’ISM.
 
On s’intéresse maintenant à M81 et à ses voisines M82 et NGC 3077.
 
 
Une surprise : les cartes de température (à gauche) ne correspondent pas à la répartition en masse des poussières dans les bras (à droite).
 
 
On ne sait pas pourquoi.
 
Mais il semble que ce ne soit pas toujours le cas.
 
Plus de détails avec ce rapport :
The Herschel Space Observatory view of dust in M81
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Comparaison entre deux périodes d’astronomie sub millimétrique : là où ne détectait que 5 sources en 1998  avec SCUBA à Hawaï; Herschel en voit plus de 15.000 aujourd’hui!!!
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Herschel aurait permis de détecter une « cassure » dans la courbe de luminosité en fonction de la longueur d’onde.
 
Cela correspond peut être au changement dans la nature des objets, bref on est encore en train de chercher une explication.
 
 
Y aurait il deux grandes phases dans la formation des étoiles :
·        Une phase calme
·        Une phase intense.
 
 
 
 
 
La conclusion serait que :
·        plus une galaxie est dense et compacte
·        plus elle serait efficace pour former des étoiles.
 
 
 
De nombreuses études sont encore en cours avec les mesures de Herschel, nous en reparlerons certainement plus tard.
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
 
Herschel et l'astro IR : CR de la conf SAF de V Minier le 14 Oct 2009
 
Herschel : Un an après son lancement, on fait le point
 
ESA/ESTEC/Herschel : CR de visite du satellite Herschel et de l'ESTEC le 21 Janv 2009
 
Sur le site du CEA, pages en français sur Herschel et l'astronomie IR.
 
Premiers résultats du télescope spatial Herschel sur le système solaire
 
Herschel First Results Symposium  (ESLAB 2010), rapports et compte rendus.
 
Site de Herschel à l’ESA.
 
Le programme Gould Belt en français.
 
From filamentary clouds to prestellar cores to the stellar Initial highlights from the Herschel Gould belt survey
 
The Aquila prestellar core population revealed by Herschel
 
 
 
Bon ciel à tous !
 
 
Jean Pierre Martin .
www.planetastronomy.com
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