6 Novembre 2013

Bilan de la mission Herschel

Véritable bilan des quatre ans de la mission Herschel (2009-2013), le colloque « l’Univers exploré par Herschel » a réuni près de 350 scientifiques aux Pays-Bas du 15 au 18 octobre 2013.

Les données collectées jusqu’au 29 avril 2013, date de la fin de mission d’Herschel, seront analysées sur plusieurs années encore mais de nouveaux résultats ont d’ores et déjà été abordés durant cet événement.

Quelques résultats marquants présentés lors du colloque :

Herschel révèle des différences majeures entre Uranus et Neptune

Neptune - crédit : CNES
Neptune - crédit : CNES

Ayant pratiquement la même masse et le même rayon, Uranus et Neptune sont souvent considérées comme des planètes jumelles. Pourtant on pense qu'elles présentent de nombreuses différences en termes de dynamique atmosphérique et de structure interne.

Herschel a montré que les deux objets présentent également des différences majeures de composition chimique ; notamment le méthane et le monoxyde de carbone apparaissent bien plus abondants sur Neptune que sur Uranus. La forte abondance de monoxyde de carbone dans la basse atmosphère de Neptune, qui semble impliquer une quantité extraordinaire d'oxygène dans la planète, reste une véritable énigme.

Présentation de ces résultats par Emmanuel Lellouch (LESIA/Observatoire de Paris).

Des propriétés quasi-universelles pour les filaments interstellaires

Herschel en sondant les nuages moléculaires dans lesquels se forment les étoiles, a mis à jour une structuration du gaz et de la poussière qui composent ces nuages sous forme de filaments, lieux de naissance de la plupart des étoiles.

Bien que la quantité d’étoiles et la longueur de ces condensations filamentaires de la matière puissent varier, le diamètre de ces « tubes » de matière, lui, est étonnamment conservé dans les nuages observés, indiquant que les filaments les plus denses pourraient accréter en continu la matière du milieu environnant, moins dense.

Présentation de ces résultats par Philippe André (CEA).

Premier sondage en profondeur de la Voie Lactée avec Herschel

Voie lactée
La voie lactée - crédit : NASA

Les observations du spectromètre HIFI à bord du satellite Herschel ont révélé avec une précision inégalée la distribution du gaz interstellaire diffus à travers la Voie Lactée.

Les différents nuages présents sur la ligne de visée ont pu être distingués grâce à leurs décalages en vitesse via l'effet Doppler ("tachygraphie"), et leur propriétés (taille, température, densité, fraction de gaz sous forme moléculaire) mesurées avec grande précision. Le gaz le plus froid occupe une très faible fraction du volume (de l'ordre de 5%), mais contient l'essentiel de la masse. C'est sa condensation progressive qui régule la formation d'étoiles dans notre Galaxie.

Présentation de ces résultats par Mayvonne Gérin (LERMA/Observatoire de Paris).

Une vision nouvelle de la chimie interstellaire

Les conditions du milieu interstellaire diffus sont en apparence hostiles à la survie des molécules : la température moyenne très basse (- 200°C) empêche l' « allumage » de nombreuses réactions chimiques ; les photons ultraviolets émis par les étoiles voisines détruisent les rares molécules qui parviendraient à s'y former...

Les relevés de l'instrument HIFI ont résolu l'énigme vieille de 70 ans de l'origine de la richesse chimique de ce milieu : les mouvements turbulents induisent des bouffées intermittentes de chauffage, qui favorisent l'allumage des réactions et renouvellent en permanence le réservoir en molécules, malgré l'effet destructeur des photons UV. Cette découverte révèle une facette du milieu interstellaire diffus, hétérogène et hors-équilibre, méconnue jusque-là.

Présentation de ces résultats par Benjamin Godard (LUTH/Observatoire de Paris) et Edith Falgarone (LERMA/Observatoire de Paris)

Le rôle des étoiles massives dans la génération de nouvelles étoiles

Le rayonnement ultraviolet des étoiles massives impacte et modifie leur environnement : il provoque une ionisation globale de la matière alentour, constituée essentiellement d’hydrogène sous forme gazeuse.

La combinaison des observations Herschel -donnant accès à la densité de cette matière- et de simulations numériques démontre que la réaction chimique d’ionisation produit un phénomène de compression du gaz environnant, déclenchant à son tour la naissance d’une seconde génération d’étoiles, autour de l’étoile massive originelle. Les étoiles massives pourraient ainsi modifier la « loi » qui régule la formation des étoiles et leur distribution en masse à la naissance.

Présentation de ces résultats par Pascal Tremblin (CEA).

Observer le fonds diffus cosmologique dans l’infrarouge

La formation d’étoiles et des galaxies a débuté au cours du premier milliard d’années après le Big Bang. La lumière produite au cœur des étoiles ainsi formées a chauffé le milieu interstellaire en produisant une signature de l’événement dans la gamme infrarouge : un fond diffus cosmologique dont chaque couleur remonte à une époque particulière de l’histoire de l’Univers. Les astrophysiciens sont parvenus à « voir » ce fonds diffus produit il y a plus de 10 milliards d’années et vont ainsi pouvoir décrypter l’histoire de la formation d’étoiles et des galaxies dans l’Univers.

Présentation de ces résultats par David Elbaz (CEA).

L'agencement des filaments interstellaires bouleverse le paradigme de la formation stellaire

Le programme HOBYS a découvert des zones où les filaments de nuages moléculaires se concentrent sous forme de tresses. Ces tresses sont le siège de flambées de formation d'étoiles, c'est à dire des événements violents et rapides qui forment des amas d'étoiles massives, par accrétion violente et sporadique de gaz le long des filaments.

Ce scénario, plus général qu'il n'y paraît en regard du grand nombre d'étoiles se formant dans ces tresses, est en contradiction complète avec l'idée de formation stellaire isolée jusqu'ici acceptée. Les étudier dans notre Voie Lactée permet de mieux définir les phénomènes physiques qui sont à leur origine dans les galaxies lointaines.

Présentation de ces résultats par Frédérique Motte (CEA).

Contacts

  • Contacts scientifiques : Emmanuel Lellouch, Philippe André, Maryvonne Gérin, Benjamin Godard, Edith Falgarone, Pascal Tremblin, David Elbaz, Frédérique Motte.
  • Responsable de la thématique astonomie et astrophysique : Olivier La Marle

 

Voir aussi