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Le nouveau ciel gamma révélé par le satellite Fermi

C’est la carte la plus précise à ce jour montrant le ciel dans le domaine des rayons gamma que viennent de révéler les membres de la collaboration Fermi. Le satellite du même nom a en effet observé le ciel pendant trois mois et découvert de multiples sources des blazars, des pulsars et même des amas globulaires. Ce n’est qu’un début.

Le Large Area Telescope (LAT) de Fermi (la série de plaques au-dessus des paneaux solaires sur l'illustration) détecte les rayons gamma qui, le traversant, produisent de la matière (électrons) et de l'antimatière (positrons) après avoir heurter des couches de tungstène. Crédit : Nasa/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab Le Large Area Telescope (LAT) de Fermi (la série de plaques au-dessus des paneaux solaires sur l'illustration) détecte les rayons gamma qui, le traversant, produisent de la matière (électrons) et de l'antimatière (positrons) après avoir heurter des couches de tungstène. Crédit : Nasa/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

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Le satellite Glast (acronyme en anglais de Gamma ray Large Area Space Telescope ou grand télescope spatial du rayonnement gamma) a été lancé le 11 juin 2008 depuis la base de Cap Canaveral en Floride. Une fois sa mise en orbite effectuée, il a été rebaptisé Fermi, du nom du grand physicien italien, le 26 août 2008.

Son but est de fournir des informations cruciales sur les astres du cosmos qui émettent dans le domaine des rayons gamma à basses énergies. On devrait ainsi en savoir plus sur les supernovae, les systèmes binaires avec des astres compacts accrétant de la matière, les noyaux actifs de galaxies et même la matière noire. Cette dernière peut en effet selon certaines théories se désintégrer en émettant des photons gamma. Fermi est aussi équipé pour détecter des sursauts gamma et certains espèrent tester grâce à lui la théorie des supercordes ou la gravitation quantique à boucles.

Sa mission devrait durer 5 ans mais elle pourrait être étendue à 10 ans. Pour le moment, Fermi a fourni une exceptionnelle carte du ciel gamma à basse énergie et les 205 sources les plus brillantes dans la bande d’observation des détecteurs du satellite ont été répertoriées. Une publication à ce sujet existe sur arxiv et présente les observations effectuées du 4 août au 30 octobre 2008, soit 87 jours pendant lesquels Fermi scannait la voûte céleste complète toutes les 3 heures.

Les astrophysiciens sont enthousiastes, ils ont en effet vu, ainsi que leur variations dans le temps, les émissions gamma de trous noirs supermassifs à des milliards d’années-lumière, de pulsars, de systèmes binaires avec une composante massive et même, surprise, d’un amas globulaire de la Voie lactée !

Cliquer pour agrandir. Le télescope Fermi de la Nasa a fourni la vue la plus précise à ce jour du ciel dans le domaine gamma. Plusieurs des sources principales sont indiquées par des cercles. On remarque que le disque lui-même de la Voie lactée (en rouge et jaune) est une importante source de rayons gamma.
Cliquer pour agrandir. Le télescope Fermi de la Nasa a fourni la vue la plus précise à ce jour du ciel dans le domaine gamma. Plusieurs des sources principales sont indiquées par des cercles. On remarque que le disque lui-même de la Voie lactée (en rouge et jaune) est une importante source de rayons gamma.

Les chercheurs ont en particulier dressé une liste des 5 sources les plus intéressante dans la Galaxie et des 5 sources situées en dehors.

Dans notre Voie lactée :

  • Le Soleil : Ordinairement notre étoile favorite n’est pas une source de rayons gamma surtout, près du minimum de son cycle d'activités, mais lors d’éruptions solaires, il en va tout autrement. Actuellement, le faible rayonnement qu’il émet dans le domaine accessible à Fermi provient des rayons cosmiques qui entrent en collision avec lui. Il se déplace aussi sur la sphère céleste et on devine son trajet annuel sur la carte ci-dessus. C’est plus précisément le reflet de l'orbite terrestre autour du soleil.
  • LSI +61 303 : C’est un système binaire avec une étoile massive situé à 6.500 années-lumière dans la constellation de Cassiopée. Ce système contient une étoile chaude de type B et une étoile à neutrons. Des sursauts radio explosions s’y produisent tous les 26,5 jours et les astrophysiciens n’en comprennent pas encore l’origine.
  • PSR J1836 5925 : Il s'agit d'un pulsar situé dans la constellation du Dragon. C'est l'un des nouveaux pulsars gamma découverts par Fermi.
  • 47 Tucanae : Aussi connu sous le nom de NGC 104, il s'agit d'un amas globulaire. Il se trouve à 15.000 années-lumière dans la constellation australe du Toucan.
  • Une source non identifiée : Plus de 30 des sources de rayons gamma découvertes par Fermi ne correspondent à aucun objet connu à d’autres longueurs d’onde. Celle désignée par 0FGL J1813.5-1248 est variable et se trouve dans le disque de la Voie lactée, ou plutôt on l’observe comme tel.

Cinq autres sources au-delà de notre galaxie :

  • NGC 1275 : Son autre nom est Perseus A et cette galaxie, cœur de l'amas de Persée, est connue pour l'intensité de ses émissions radio. Elle se trouve à 233 millions d'années-lumière.
  • 3C 454.3 : Il s'agit d'un type noyau actif de galaxie appelé blazar. La galaxie se trouve à 7,2 milliards d'années-lumière dans la constellation de Pégase et pendant les 3 mois d’observation c’était l’astre le plus brillant en gamma.
  • PKS 1502 +106 : Un autre blazar situé à 10,1 milliards d'années-lumière dans la constellation du Bouvier. Il s’est juste signalé par un flash gamma puis a disparu.
  • PKS 0727-115 : Bien qu’observé dans le disque de la Voie lactée, il s’agit cette fois-ci d’un quasar situé à 9,6 milliards d'années-lumière dans la constellation de la Poupe.
  • Une source non identifiée : Située dans la constellation australe de la Colombe, cette source est désignée par 0FGL J0614.3-3330 et se trouve sans doute à l'extérieur de la Voie lactée. Le satellite GRO l’avait déjà détectée avec l'instrument Egret, mais l’on ne sait rien de sa nature.

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