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Les poussières galactiques froides sous le regard de Planck

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La mission principale du satellite Planck est de mesurer très précisément le rayonnement fossile cosmologique laissé par la naissance de l'Univers observable. Il sert aussi à étudier la poussière galactique du milieu interstellaire, là où naissent les étoiles. Les premières images viennent d'être révélées.

En additionnant les images des poussières galactiques froides déjà données par la mission IRAS, en 1983, à celles données par Planck on obtient cette image, correspondant au cadre rouge de la figure 1. Les tons rougeoyants indiquent des températures jusqu'à 12° au-dessus du zéro absolu et les tons blancs jusqu'à des dizaines de degrés au-dessus du zéro absolu (ce sont les lieux de formation d'étoiles massives). On voit un voisinage du Système solaire avec le plan galactique jusqu'à 500 années-lumière environ. Crédit : ESA-HFI Consortium, IRAS

Si l'on veut mieux comprendre comment l'Univers observable a émergé d'un état dense et chaud il y a 13,75 milliards d'années, comment et quand sont apparues les premières étoiles et galaxies, et si l'on veut connaître avec plus de précision l'âge, la forme et la composition du cosmos, il faut se tourner vers l'étude du rayonnement fossile.

La plus vieille lumière du monde, émise environ 380.000 ans après la naissance de l'Univers observable lorsque les premiers atomes se formaient, présente un spectre de corps noir presque parfaitement uniforme. Presque car ce spectre montre des anisotropies de températures et d'états de polarisations qui peuvent se révéler très bavardes sur les questions précédentes.

Le satellite européen Planck, qui a commencé à cartographier le rayonnement fossile en août 2009, a presque terminé sa première carte du ciel. Un second relevé, affinant le premier grâce à la collecte de davantage de photons, va bientôt débuter. Comme tout se passe pour le mieux, on prévoit maintenant qu'aux deux relevés initiaux s'en ajouteront d'autres pour atteindre un total de quatre. Il faudra cependant attendre décembre 2012 avant que les premières publications sur ce rayonnement de fond diffus cosmologique, encore appelé CMB, soient disponibles.

Figure 1. Cliquer sur l'image pour l'agrandir. Cette image, fournie par IRAS en 1983, du rayonnement infrarouge des poussières galactiques, montre le plan galactique où se forment des étoiles massives chauffant le milieu interstellaire (couleur blanche). On voit aussi au centre la région centrale de la Galaxie et des structures filamenteuses de couleur jaune-rouge plus froide. Le cadre rouge indique la zone montrée par les images de Planck rendues publiques. Crédit : IRAS

Des informations sur la poussière rencontrée par la lumière pendant son long voyage

Toutefois, les mesures que Planck est capable de fournir ne portent pas uniquement sur les anisotropies primitives du rayonnement fossile. En effet, il existe des anisotropies secondaires produites par différents phénomènes astrophysiques et qui se sont surajoutées lors du voyage des photons fossiles entre la surface de dernière diffusion et nous.

Planck peut ainsi donner des renseignements précieux sur la poussière galactique présente dans le milieu interstellaire. Cette dernière est étudiée depuis longtemps, l'une des premières missions importantes fut celle du satellite IRAS en 1983. On a ainsi pu découvrir des structures filamenteuses riches en poussières que l'on nomme des cirrus infrarouges.

Figure 2. Cliquer sur l'image pour l'agrandir. A gauche une « pouponnière stellaire » typique vue par Herschel dans la constellation de l'Aigle et à droite la structure filamentaire du milieu interstellaire dans le voisinage solaire vue par Planck. Crédit : ESA-HFI Consortium

Ces formations dans le milieu interstellaire galactique donnent typiquement ce qu'on appelle des avant-plans qu'il convient de soustraire aux images de Planck pour faire apparaître l'information cosmologique. En retour, ce type d'avant-plan renseigne sur les poussières galactiques en complétant les informations du télescope Herschel.

Des « Planckiens », c'est-à-dire les membres de la mission Planck, viennent justement de rendre publiques les premières images de ces poussières fournies par ce satellite en orbite autour du point de Lagrange L2.

Les caractéristiques du milieu interstellaire et les poussières qu'il contient sont importantes pour comprendre la formation et l'évolution des étoiles et de la matière dans les galaxies. Les informations apportées par Planck vont contribuer à préciser cette partie de notre généalogie.

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