Clefs n°58 Automne 2009
Clefs n°58 Automne 2009
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°58 de Automne 2009

  • Périodicité : annuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 168

  • Taille du fichier PDF : 7,3 Mo

  • Dans ce numéro : dans les secrets de l'Univers.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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116 Des outils pour sonder l’Univers Des spectro-imageurs de nouvelle génération En même temps que l’Année mondiale de l’astronomie, 2009 célébrera le 400 e anniversaire des premières observations faites avec une lunette astronomique, par Thomas Harriot et Galileo Galilei, sur les montagnes lunaires, les taches solaires, les phases de Vénus ou encore les satellites de Jupiter. Aujourd’hui, les astrophysiciens ne se contentent plus de télescopes posés à terre mais envoient leurs observatoires dans l’espace pour mieux scruter l’Univers. Parmi les instruments embarqués figurent les spectro-imageurs capables de faire, à la fois, de la spectrométrie et de l’imagerie. La contribution du CEA a été particulièrement significative dans la conception, le développement, la construction, la qualification de ces instruments dont une nouvelle génération est en train de naître. Centaurus A, vue en optique, en ondes submillimétriques (orange) et en rayons X (bleu). CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 ESO
Observer l’Univers dans le domaine de la lumière submillimétrique Le 14 mai 2009, Herschel et Planck, deux satellites de l’Agence spatiale européenne (ESA) dont le poids avoisine les cinq tonnes, ont été lancés ensemble par une fusée Ariane 5, à partir du Centre spatial guyanais de Kourou, et placés sur une orbite solaire à 1,5 million de kilomètres de la Terre, plus précisément au point de Lagrange L2, considéré comme le meilleur endroit accessible pour observer les rayonnements de longueurs d’onde submillimétriques et millimétriques. L e CEA, fortement soutenu par le Cnes, a contribué au développement, à la réalisation et à la qualification de deux des trois instruments embarqués par Herschel. Il s’agit de PACS (pour Photodetector Array Camera and Spectrometer) et de SPIRE (pour Spectral and Photometric Imaging Receiver), deux spectro-imageurs bolométriques de moyenne résolution : le premier efficace dans la gamme spectrale 60-210 µm et le second entre 200 et 650 µm. Dans le froid des premiers temps galactiques Herschel, avec son miroir de 3,5 mètres de diamètre, est le plus grand télescope spatial placé en orbite à ce jour. Conçu au profit de l’ensemble de la communauté astronomique mondiale, il embarque un imposant cryostat de 2 500 litres d’hélium, liquide superfluide destiné à refroidir les instruments à des températures inférieures à -271 °C. Pour les astrophysiciens, il s’agit de minimiser l’émission infrarouge et submillimétrique du nouvel observatoire et donc d’augmenter le contraste des sources observées. Le télescope spatial Herschel va ouvrir une nouvelle fenêtre d’observation, celle donnant sur l’Univers froid. Là s’initient les phases les plus précoces de la gestation des étoiles mais aussi les étapes les moins connues de l’évolution des galaxies. Il faut dire, qu’à ce jour, les modèles mis à la disposition des chercheurs en matière de formation et d’évolution s’avèrent encore insuffisamment confrontés à la réalité des observations. La première cause en est que ces phénomènes ne sont pas lisibles en lumière visible, mais uniquement dans l’infrarouge lointain et au-delà. Or, ces gammes de longueur d’onde souffrent d’une forte absorption du rayonnement par l’atmosphère. Herschel remédie à cette situation en apportant des mesures de température et de densité de matière, en révélant les espèces moléculaires en jeu, mais aussi en apportant des informations sur la dynamique des objets étudiés. L’autre raison permettant de comprendre l’insuffisance des détecteurs actuels tient aussi à l’opacité atmosphérique. Il aura fallu attendre le début des années 1990 et l’apparition des premiers détecteurs bolométriques pour que les chercheurs disposent enfin d’instruments suffisamment sensibles pour mesurer le rayonnement dans le domaine millimétrique. L’observatoire Herschel a grandement contribué au développement de ces bolomètres aux longueurs d’onde inférieures au millimètre et à stimuler les recherches technologiques en la matière (voir encadré). Le 14 juin 2009, le télescope spatial Herschel, alors situé à plus d’un million de kilomètres de la Terre, a porté son premier regard sur une galaxie. Cette image de l’Univers dans l’infrarouge submillimétrique, avec une finesse de résolution inédite, a été saisie par la caméra de bolomètres de l’instrument PACS, conçue et réalisée par le CEA. Un bolomètre (du grec bolè qui signifie « radiation » et metron, « la mesure ») est un détecteur thermique de rayonnement. Il s’agit donc d’un dispositif capable de mesurer un flux d’énergie incident, porté par des photons ou des particules massives, et de le convertir en chaleur. Pour une quantité d’énergie donnée, plus la masse (donc la capacité calorifique) du dispositif est faible, plus l’élévation de température s’avère importante. À très basse température, ce phénomène s’amplifie par une forte chute de la capacité calorifique de la matière. Le bolomètre est une sorte de thermomètre ultrasensible, capable de déceler d’infimes variations de température (quelques millionièmes de degré). Ici, le plan focal bolométrique 32x64 pixels de l’instrument PACS. CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 117 CEA ESA



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