HERSCHEL, mission

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Le maître mot ici est milieu interstellaire, aussi bien « local », où des études détaillées peuvent avoir lieu, que dans les galaxies lointaines, prises dans leur ensemble, où toute la matière interstellaire chauffée par divers processus rayonne dans l'infrarouge lointain. En étudiant le milieu interstellaire, c'est la formation stellaire que l'on cherche à comprendre, ainsi que l'évolution de ce milieu depuis la naissance des premières étoiles et des premières galaxies, son enrichissement, à travers la mort des étoiles, en éléments lourds qui n'existaient pas à la naissance de l'Univers, et la nature et la structure des disques protoplanétaires, que l'on essaie de relier au système solaire, à sa genèse et à la formation des océans terrestres.

Il faut noter aussi que la plus grosse partie de l'émission des galaxies se fait dans l'infrarouge lointain. La lumière des étoiles, principalement dans l'ultraviolet et le visible, est absorbée par la poussière, qui réémet l'énergie absorbée dans l'infrarouge lointain et le domaine submillimétrique. Grâce aux instruments P.A.C.S. et Spire, cette partie du spectre électromagnétique est enfin bien couverte et on peut maintenant obtenir toute la distribution de l'énergie émise par les galaxies, depuis les rayons X jusqu'aux ondes radio, et disposer d'un bilan complet pour chaque galaxie.

L'apport de Herschel à notre connaissance et à notre compréhension de l'Univers est considérable, étant donné qu'une grande partie de ce domaine de longueurs d'onde restait inexplorée et que beaucoup reste à découvrir. Il faudra plusieurs années après l'arrêt de Herschel pour que l'ensemble des données collectées soient analysé, compris et modélisé. Nous ne mentionnerons ici que quelques-uns des principaux résultats.

Cosmologie et galaxies lointaines

Le fond du ciel présente dans l'infrarouge lointain des fluctuations qui sont attribuées à des galaxies qu'il est impossible de résoudre. Avec sa haute résolution angulaire, P.A.C.S. permet de réévaluer ces fluctuations, qui montrent que ces galaxies sont groupées dans des halos de matière sombre dont la masse est comparable à celle de la Voie lactée. Cette masse semble coïncider avec la masse optimale pour obtenir un taux élevé de formation d'étoiles. Les lentilles gravitationnelles sont aussi à l'honneur ; P.A.C.S. et Spire excellent à les repérer et peuvent étudier aussi bien la lentille (une galaxie souvent très massive) que les galaxies amplifiées, qui seraient trop faibles pour être vues normalement car trop lointaines. Cela permet de sonder l'Univers lorsqu'il était encore très jeune. Les galaxies lointaines ont été très actives pour former tous les éléments depuis le carbone par le processus de la nucléosynthèse. À quel rythme ? Herschel peut répondre à cette question, car la poussière que contiennent ces galaxies ne constitue pas un obstacle, comme en optique, mais au contraire la réponse cherchée.

Galaxies proches

Les galaxies dans les amas entrent en collision ou fusionnent, provoquant des flambées de formation d'étoiles, alimentant le trou noir supermassif en leur centre, transformant des galaxies spirales en galaxies elliptiques. Dans les amas proches, Herschel voit la poussière qui est arrachée aux galaxies lors des collisions, ainsi que l'enrichissement des amas en poussière. Il a vu aussi, par exemple, le noyau actif de Markarian 231 qui est en train de vider cette galaxie de son gaz moléculaire en l'éjectant massivement et à très haute vitesse. Ce processus constituerait le chaînon manquant permettant d'expliquer comment une galaxie spirale riche en gaz et en étoiles jeunes se transforme en une galaxie elliptique géante dépourvue de gaz et à la population d'étoiles vieilles. Dans M82, autre galaxie très active et brillante, ce ne sont pas les vents violents liés à la flambée de formation stellaire qui extraient le matériau, mais un effet de marée ; on y a aussi découvert de la vapeur d'eau à grande échelle, un résultat inattendu qui apporte un éclairage nouveau sur les conditions physiques régnant au sein de cet objet. La résolution élevée de Herschel excelle à repérer ces galaxies.

Milieu interstellaire galactique

De vastes régions de notre Galaxie ont été cartographiées par Herschel. Toutes ont révélé une structure filamenteuse avec, le long des filaments, de nombreux « nœuds » qui ont été identifiés à des cœurs préstellaires, c'e [...]

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Télescope spatial Herschel

Télescope spatial Herschel
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Nébuleuse de la Rosette

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Nébuleuse IC 5146

Nébuleuse IC 5146
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Écrit par :

  • : astrophysicien, directeur de recherche au C.N.R.S., directeur adjoint du laboratoire d'étude du rayonnement et de la matière en astrophysique

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  • Écrit par 
  • Pierre LÉNA, 
  • Bernard PIRE, 
  • Cécile RENAULT
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Dans le chapitre « Chronologie de la mission Planck »  : […] En observant de l'infrarouge au domaine millimétrique, la mission Planck et la mission conjointe Herschel de l'ESA vont permettre d'accomplir des progrès majeurs dans la compréhension de nos origines, qu'il s'agisse des systèmes planétaires, des étoiles, des galaxies ou de l'Univers lui-même. En 1993, le projet est présenté à l'ESA sous le nom de Cobras/Samba (Cosmic Background Radiation Anisotrop […] Lire la suite

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Pour citer l’article

Laurent PAGANI, « HERSCHEL, mission », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 avril 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/herschel-mission/