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Fermi : un instrument pour percer les plus grands secrets de l’Univers

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Aujourd'hui entièrement opérationnel sur orbite, Glast vient d'être officiellement baptisé par la Nasa Fermi Gamma-Ray Space Telescope en l'honneur du physicien Enrico Fermi (1901 - 1954), un pionnier dans le domaine de la physique des hautes énergies.

Vue d'artiste du Fermi Gamma-Ray Space Telescope. Crédit Nasa

Durant les deux mois qui ont suivi le lancement de l'observatoire spatial Glast le 11 juin dernier, les scientifiques ont testé et calibré ses deux instruments, le Large Area Telescope (LAT) et le GLAST Burst Monitor (GBM).

La « première lumière » (c'est ainsi que les astronomes appellent la première observation du ciel effectuée au moyen d'un nouvel instrument) du LAT s'est étalée sur 95 heures de fonctionnement et a permis d'obtenir une carte complète de la Voie Lactée, montrant ses concentrations de gaz aux formes tortueuses, des dizaines de pulsars ainsi qu'une autre galaxie éloignée de 7,1 milliards d'années-lumière.

Première lumière de Fermi sur la Galaxie. Voir les explications dans le texte. Cliquez sur l'image pour l'agrandir. Crédit Nasa

Les gaz brillent de tous leurs feux en rayonnement gamma suite à leur interaction avec les rayons cosmiques. La nébuleuse du Crabe (Crab Nebula) et le pulsar Vela marquent aussi leur territoire d'une tache brillante émettant dans la même fréquence.

Le troisième pulsar, nommé Geminga (ou PSR J0633+1746), localisé à 552 années-lumière du Soleil dans la constellation des Gémeaux, est le seul qui ne soit pas détectable dans le domaine des ondes radio. Il a été mis en évidence pour la première fois par le satellite SAS-2 de la Nasa, un véritable exploit pour l'époque car ses détecteurs n'avaient reçu en 20 jours d'observation que 121 photons gamma. L'absence totale d'émission radio lui a d'ailleurs valu son nom, geminga signifiant littéralement Il n'y a rien en patois milanais (gh'è minga).

La nébuleuse du Crabe, Vela et Geminga. Crédit Nasa

Sur les 7 pulsars identifiés à ce jour, Geminga reste le seul de sa catégorie. On s'attend à ce que Fermi découvre d'autres pulsars radio-silencieux, fournissant ainsi le clé de leur fonctionnement.

La quatrième tache lumineuse importante dans cette image est 3C 454.3, une galaxie active appartenant à la catégorie des blazars, située à 7,1 milliards d'années-lumière dans la constellation de Pegasus.

Le blazar 3C 454.3. Crédit Nasa

Une surveillance permanente pour débusquer des évènements rares

Le LAT balaie l'entièreté du ciel toutes les trois heures, et poursuivra ses observations en mode continu la première année. Cela permettra aux scientifiques d'observer des sources d'émission gamma en pleine mutation.

Le second instrument, le GBM (GLAST Burst Monitor), a détecté 31 GRB (Gamma Ray-Burst, ou émissions gamma), au cours de son premier mois de fonctionnement. Ces émissions brutales et de haute énergie se produisent lors d'évènements cataclysmiques tels les novae ou les fusions d'étoiles à neutrons.

Regard de Fermi sur le centre de notre galaxie, la Voie Lactée. Crédit Nasa

Les capacités de détection du LAT s'étendent de 30 MeV à plus de 300 GeV, une zone peu explorée, tandis que le GBM est sensible aux particules moins énergétiques, de 8 KeV à 30 MeV. Les évènements observés par les deux instruments fourniront un regard sans précédent à travers un large spectre de rayons gamma, permettant aux scientifiques d'étudier les processus en jeu.

Les astronomes espèrent aussi que Fermi leur permettra d'identifier de nombreux noyaux actifs de galaxies ainsi que de nouvelles lois de la physique qui leur permettrait de percer le secret de la matière sombre qui occupe 25% de la masse totale de l'Univers, ainsi que de l'énergie noire responsable de l'accélération de son expansion contrairement à ce que prescrit en théorie sa force de gravitation.

La durée de fonctionnement de Fermi est prévue pour cinq années, susceptibles d'être portée à dix années.

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