RADIOSOURCES

Les premiers radioastronomes, avant et pendant la Seconde Guerre mondiale, n'avaient observé que l'émission radio générale du ciel à laquelle se superpose celle du Soleil (cf. radioastronomie et soleil). Cependant, en 1946, les Britanniques J. S. Hey, S. J. Parsons et J. W. Phillips mettaient en évidence une source d' ondes radioélectriques relativement intense et de dimensions angulaires faibles, située dans la constellation du Cygne : ce fut la première radiosource connue. Peu après, J. G. Bolton et G. J. Stanley en Australie et M. Ryle et F. G. Smith en Angleterre découvraient plusieurs dizaines d'autres radiosources et en dressaient les premiers catalogues. Il existe deux classes de radiosources : les unes sont fortement concentrées le long du plan de la Voie lactée et appartiennent visiblement à notre Galaxie (ce sont les radiosources galactiques), les autres sont distribuées d'une façon sensiblement uniforme dans le ciel. On a pensé quelque temps que ces dernières étaient des étoiles proches, mais l'identification de certaines de ces radiosources à des galaxies extérieures démontra qu'elles sont extragalactiques. Plusieurs millions de radiosources sont aujourd'hui catalogués. La position de plusieurs centaines d'entre elles est connue avec une précision de l'ordre du millième de seconde d'angle, et on a déterminé la structure, souvent complexe, de ces objets à propos desquels existent des cartes très détaillées, qui sont, en radio, l'équivalent des photographies. Enfin, on a décelé sur les photographies du ciel les objets correspondant, en lumière visible, à de très nombreuses radiosources, confirmant du même coup leur appartenance soit à notre Galaxie, soit au domaine extragalactique. Les objets célestes qui donnent une émission radio sont très variés ; certains appartiennent au système solaire et ne seront pas étudiés ici. Parmi les sources de notre Galaxie, on trouve, d'une part, des nébuleuses gazeuses et des restes d'explosion de certaines étoiles (supernovae), d'autre part, des pulsars, découverts grâce à la radioastronomie, et enfin certaines étoiles ; les radiosources extragalactiques sont soit des galaxies spirales ou elliptiques, soit des quasars (repérés eux aussi par les radioastronomes). Certains de ces objets sont les plus lointains que l'on connaisse dans l'Univers et ont donc une importance spéciale pour la cosmologie (cf. cosmologie). On considère le plus souvent que les radiosources non identifiées à des objets optiques sont surtout des galaxies extrêmement lointaines. D'une façon générale, l'étude de l'émission radioélectrique des différents objets de l'Univers, phénomène qui était totalement inattendu au moment de sa découverte, a complètement renouvelé la plupart des aspects de l'astrophysique.

Radiosources galactiques et émission radioélectrique

Radiosources galactiques non thermiques

Les radiosources galactiques non thermiques, relativement étendues comme les précédentes (de quelques minutes d'angle à quelques degrés), sont des restes de supernovae (cf. novae et supernovae). Celles-ci constituent le stade normal de l'évolution des étoiles très massives (plus de six à huit fois la masse du Soleil) qui explosent en éjectant à une vitesse de plusieurs milliers de kilomètres par seconde une fraction importante de leur masse, tandis que demeure une étoile très condensée, naine blanche ou étoile à neutrons, qui est éventuellement un pulsar. Plusieurs de ces explosions ont été observées dans la Galaxie, notamment celle de 1054, dont le résidu est appelé la nébuleuse du Crabe, et celles de 1572 et de 1604, nommées respectivement supernova de Tycho Brahe et supernova de Kepler, du nom des astronomes qui les ont décrites. Dans certains cas, comme celui de la nébuleuse du Crabe, le reste de supernova est alimenté en permanence en particules de haute énergie par un pulsar central. Les électrons ainsi accélérés ont une énergie de plusieurs milliards d'électronvolts (GeV) et rayonnent dans le champ magnétique de l'objet dans le domaine radio, mais aussi éventuellement dans le domaine visible et même en rayons X et gamma : dans le cas de la nébuleuse du Crabe, on a observé à toutes les longueurs d'onde cette émission due au mécanisme synchrotron. Elle présente la polarisation linéaire caractéristique de ce mécanisme. On a aussi observé le pulsar central. On connaît quelques autres objets de ce genre, qui constituent sans doute une étape dans l'évolution de certains types de restes de supernova. Le plus souvent, le reste de supernova se présente comme une coquille plus ou moins sphérique en expansion, dont les dimensions sont fonction de l'âge : le reste d'une supernova ayant explosé il y a dix mille ans a un diamètre de l'ordre d'une centaine d'années-lumière. L'expansion de l'enveloppe se poursuit en se ralentissant jusqu'à ce que l'objet se perde dans le milieu interstellaire. La coquille de ces restes de supernovae rayonne dans les domaines visible, ultraviolet et X en raison de l'échauffement local produit par l'onde de choc née de sa rencontre avec le gaz interstellaire. Des électrons sont accélérés à des énergies élevées dans la coquille et rayonnent dans le domaine radio par le mécanisme synchrotron en interagissant avec un champ magnétique qui provient de la compression et de l'amplification du champ magnétique interstellaire. On a observé dans la Galaxie, grâce à leur rayonnement radio, plus d'une centaine de restes de supernovae qui se répartissent dans un disque très plat, comme le gaz interstellaire et les étoiles jeunes (cf. la galaxie). Il y a en moyenne une explosion de supernova tous les cinquante ans dans la Galaxie, mais toutes ne peuvent pas être observées optiquement.