Planck révèle le coté froid de notre Galaxie
Des images que vient d’obtenir la mission Planck de l’ESA, à laquelle l’IAS a fortement contribué, révèlent les détails de l’organisation des régions les plus froides de notre Galaxie. Des nuages filamentaires prédominent, qui connectent les plus grandes échelles de la Voie Lactée aux plus petites. Ces images sont un sous-produit de cette mission qui produira à terme l’image la plus détaillée jamais obtenue de l’Univers primordial.
Planck, l’observatoire de l’ESA des fréquences micro-ondes, et première mission Européenne conçue pour étudier le rayonnement cosmologique fossile (RCF), vient de commencer le second de quatre relevés successifs du ciel, qui vont à terme fournir les informations les plus détaillées jamais obtenues sur la taille, la masse, l’âge, la géométrie, la composition et le destin de l’Univers observable. Bien que la mission première de Planck soit de cartographier le RCF, en imageant l’intégralité du ciel avec une combinaison sans précédent de résolution angulaire, de sensibilité, et de largeur du domaine en fréquences couvertes, Planck va aussi fournir des données précieuses pour nombre d’études astrophysiques. De nouvelles images de Planck, publiées ce jour, en donnent l’illustration en révélant la distribution de la poussière froide de notre Galaxie et la structure du milieu interstellaire qui l’emplit.
Pouponnières d’étoiles
Une des caractéristiques essentielles de Planck est son aptitude à révéler la température des particules de poussière les plus froides. La température est un indicateur physique important car il reflète l’équilibre des énergies en présence dans le milieu interstellaire, et cet équilibre n’est pas le même d’un endroit à l’autre, ce qui révèle l’évolution du processus de formation des étoiles. Planck permet la recherche des amas de poussière les plus froids de la Galaxie, lieux où la formation des étoiles est sur le point de commencer. La figure 1 montre comment Planck piste cette poussière froide : les tons rougeoyants correspondent à des températures qui peuvent atteindre près de 12 degrés au-dessus du zéro absolu (soit environ -260 degrés Celsius), tandis que les tons à base de blanc correspondent à des régions beaucoup plus chaudes (des dizaines de degrés au dessus du zéro absolu) où des étoiles massives sont en cours de formation. Planck excelle pour détecter partout dans le ciel ces amas de poussière et fournit l’information crucialement nécessaire pour mesurer la température de la poussière à ces grandes échelles.
Figure 1 / © ESA AND HFI CONSORTIUM
En combinant les données de Planck avec celles d’autres satellites, comme Herschel de l’ESA ou Spitzer de la NASA (qui tous deux sondent les échelles très petites où a lieu la formation des étoiles), et aussi IRAS (qui a cartographié tout le ciel à des longueurs d’onde plus courtes), les astronomes vont pouvoir étudier la formation des étoiles de la Voie Lactée dans son ensemble (figure 2). La richesse des structures observées, et la façon dont les petites et les grandes échelles sont interconnectées, fournissent des indices important des mécanismes physiques à la base de la formation des étoiles et des galaxies. Cette exemple illustre la synergie entre Herschel et Planck ; à elles deux ces images permettent de révéler la structure autant à grande qu’à petite échelle de notre Galaxie.
Figure 2 – 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. © ESA AND THE HFI CONSORTIUM
Des structures filamentaires parcourent le cosmos
L’espace entre les étoiles n’est pas vide, il contient des nuages de poussière et de gaz intimement mêlés qui forment le «milieu interstellaire». Les grands nuages qu’on voit sur la figure 3 (à droite), qui couvrent une région de près de 55 degrés de large, donnent à voir la structure filamentaire du milieu interstellaire dans le voisinage solaire (à moins de 150 pc, soit environ 500 années–lumière du soleil). Les filaments locaux sont reliés au disque de la Voie Lactée, la bande horizontale sombre au bas de l’image, où les émissions viennent de distances dans le disque beaucoup plus grandes. L’image de gauche montre une «pouponnière stellaire» typique (d’environ 3 degrés de large) dans la constellation de l’Aquila (aigle), dont l’image vient d’être prise par l’Observatoire Spatial Herschel. La structure filamentaire vue aux toutes petites échelles par Herschel a une ressemblance frappante avec celle vue par Planck aux plus grandes échelles.
Encadré 1
L’Univers en Planck
Planck cartographie le ciel dans neuf bandes de fréquence en utilisant deux instruments de dernière génération, qui sont conçus pour produire des mesures multifréquences et à haute sensibilité du rayonnement diffus du ciel ; l’Instrument Haute Fréquence (HFI) couvre six bandes entre 100 et 857 GHz, et l’Instrument Basse Fréquence (LFI) couvrent trois bandes entre 30 et 70 GHz.
Le premier relevé intégral du ciel par Planck a débuté en Aout 2009 et est complet à 98 % (à la mi-mars 2010). A cause de la façon dont Planck effectue son relevé du ciel, le dernier petit bout du relevé ne sera acquis qu’à la fin mai 2010. Planck va collecter des données jusqu’à la fin 2012, ce qui lui permettra de conclure quatre relevé successifs du ciel complet. Un premier ensemble de données astronomique, appelé catalogue initial de sources compactes sera rendu publique en janvier 2011. Mais il faudra encore deux ans de traitement et d’analyse des données pour arriver aux principaux résultats cosmologiques. Un premier ensemble de données traitées sera mis à disposition de la communauté scientifique mondiale vers la fin de 2012.
Encadré 2
Pour en savoir plus : http://www.planck.fr
Contact
Jean-Loup Puget
responsable du consortium HFI,
IAS (Institut d’Astrophysique Spatiale, Orsay)
puget@ias.u-psud.fr