6 Mai 2014

Planck dévoile l’empreinte magnétique de notre galaxie

Le champ magnétique de la Voie Lactée vient d’être révélé dans une nouvelle carte livrée par la mission Planck de l’Agence spatiale européenne (ESA).

Cette image est issue des 1eres observations sur l’ensemble du ciel de la lumière « polarisée » émise par la poussière interstellaire de notre galaxie. De nombreux chercheurs et ingénieurs du CNRS, du CEA, du CNES et des universités participent à la mission Planck qui continue sa moisson de résultats. Ces analyses viennent d’être soumises, dans 4 articles, à la revue Astronomy & Astrophysics.

La lumière est une forme d'énergie qui nous est très familière même si certaines de ses propriétés ne sont pas facilement accessibles. L'une d'entre elles - la polarisation - est une source d'informations pour les chercheurs. Dans l'espace, la lumière émise par les étoiles, le gaz ou la poussière peut être polarisée de plusieurs façons. En mesurant cette polarisation, les astronomes peuvent étudier les processus physiques qui sont à son origine, en particulier les propriétés des champs magnétiques dans le milieu interstellaire de notre Galaxie.

 

La carte présentée ici a été obtenue en utilisant des détecteurs du satellite Planck, agissant un peu à la manière des lunettes de soleil polarisées, en version astronomique. Les tourbillons, boucles et arches de cette image tracent la structure du champ magnétique de notre Galaxie. Cette image dévoile l'organisation à grande échelle d'une partie du champ magnétique galactique. La bande sombre correspond au plan galactique : l'émission polarisée y est particulièrement intense. La structure générale révèle un motif régulier où les lignes du champ magnétique sont majoritairement parallèles au plan de la Voie Lactée.

Les observations révèlent également des variations de la direction de polarisation dans les nuages de matière proches du Soleil vus de part et d'autre de la bande sombre. Celles-ci témoignent de changements de la direction du champ magnétique dont les astrophysiciens étudient l'origine.

Les zones à haute latitude galactique ont été masquées. Le signal y est plus faible et un travail supplémentaire est requis pour mesurer et séparer la polarisation de notre Galaxie de celle du rayonnement fossile micro-onde.

Au-delà de notre galaxie

L'intensité du rayonnement fossile de l'Univers a été cartographiée avec une précision sans précédent par Planck et aujourd'hui les chercheurs scrutent ces données pour mesurer la polarisation de ce rayonnement. C'est l'un des objectifs principaux de la mission Planck car cette polarisation pourrait révéler la présence d'ondes gravitationnelles primordiales générées juste après la naissance de l'Univers.

En mars 2014, les scientifiques de la collaboration BICEP2 ont annoncé la première détection d'un tel signal dans les données collectées par un télescope au sol observant une petite fraction du ciel (1%) à une seule fréquence. Leur résultat repose sur l'hypothèse que la polarisation de l'émission d'avant-plan de notre galaxie est négligeable dans cette région.

D'ici la fin de l'année 2014, la collaboration Planck livrera ses données obtenues à partir des observations du ciel complet dans les sept bandes en fréquence où les détecteurs sont sensibles à la polarisation de la lumière. Ces mesures multifréquences devraient permettre aux astrophysiciens d'estimer et de séparer le signal polarisé primordial et le signal d'avant-plan de notre Galaxie.

Cette étude permettra une investigation bien plus détaillée du début de l'histoire du cosmos, depuis son expansion quand l'Univers était âgé d'une toute petite fraction de seconde jusqu'à la naissance des premières étoiles, plusieurs centaines de millions d'années plus tard.

Un niveau de détail encore amélioré avec Pilot

En 2015, un ballon stratosphérique géant du CNES emportera à près de 40 km d’altitude une expérience de près d’une tonne développée par le CNRS, le CEA et le CNES, avec des contributions des universités de Rome et de Cardiff. Cette expérience, appelée Pilot, cartographiera l’émission polarisée du disque de notre galaxie avec des détails encore plus fins (près d’un vingtième de degrés) à une longueur d’onde complémentaire de celles de Planck.

Références de l'article

Les quatre articles, dont les auteurs sont les membres de la collaboration Planck, ont été soumis à Astronomy & Astrophysics :
• Planck intermediate results. XIX. An overview of the polarized thermal emission from Galactic dust
• Planck intermediate results. XX. Comparison of polarized thermal emission from Galactic dust with simulations of MHD turbulence
• Planck intermediate results. XXI. Comparison of polarized thermal emission from Galactic dust at 353 GHz
• Planck intermediate results. XXII. Frequency dependence of thermal emission from Galactic dust in intensity and polarization.

Contacts

  • Responsable de la thématique astronomie, astrophysique au CNES : Olivier La Marle
  • Responsables scientifiques :
Jean-Philippe Bernard (IRAP)
Olivier Perdereau (LAL)
François Boulanger (IAS)
Cecile Renaut (LPSC)

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