26 Septembre 2011

1982 : première carte gamma de la voie lactée

En 1982, le premier satellite scientifique de l’ESA COS-B fournit la première carte de l’émission gamma de la Voie Lactée.
Cos B image de l'instrument

50 ans de résultats scientifiques

1982 : première carte gamma de la voie lactée.

UN GRAND PAS POUR L'ASTRONOMIE GAMMA

Lors du lancement de COS-B, le 9 août 1975, l’astronomie des hautes énergies en est à ses premiers pas.

Alors que dans le domaine visible des cartes du ciel avec des milliers de sources font l’objet d’études depuis l’Antiquité, seule une poignée de sources gamma ont été détectées grâce notamment aux satellites SAS-2 de la NASA et TD-1 de l’ESRO (l’ancêtre de l’ESA), tout deux lancés en... 1972 !

Pendant plus de 6 ans (au lieu des 2 ans prévus), le satellite de 278 kg observe la voûte céleste entre 70 MeV et 5 GeV pour une moisson de résultats scientifiques.
Au sommet de l', un dôme anticoïncidence à scintillation permet d'éliminer les signaux parasites provoqués par l'interaction des rayons cosmiques avec le satellite. Il a été fourni par le CEA.

Le premier catalogue de sources gamma, répertoriant près de 30 objets, est ainsi publié en 1981.

En 1982 la première carte complète de l’émission gamma de la Voie Lactée est mise à la disposition de la communauté scientifique.

Depuis notre position dans la Voie Lactée (le Système Solaire se situe dans un des bras spiraux, la galaxie est donc vue par la tranche), la carte met en évidence une émission diffuse très importante et structurée, ainsi que des sources ponctuelles brillantes déjà identifiées dans le catalogue de 1981.

La très bonne corrélation du rayonnement diffus avec la cartographie partielle du gaz dans la Galaxie, établie grâce à des observations dans le domaine radio et visible, est spectaculaire.

Ceci confirme que cette émission est bien d’origine galactique et produite par le gaz interstellaire sous l’effet du bombardement continu dont il fait l’objet par les rayons cosmiques, et éclaire d’un jour nouveau la Voie Lactée et son contenu en gaz.

La hauteur (ou l’épaisseur) du disque interne (de rayon la distance du Soleil au centre galactique) est mesurée à 130 pc. Dans cette zone, vis-à-vis de la concentration estimée en hydrogène atomique (détecté par ailleurs à 21 cm), une sur-émission en gamma attribuée à la présence d’hydrogène moléculaire avait déjà été mise en évidence à plusieurs reprises notamment grâce à SAS-2, cependant plusieurs estimations du facteur multiplicatif avaient donné des résultats très divergents. La précision des données COS-B permet de conclure à une densité en gaz vers le centre galaxie environ 3 fois supérieure à celle au voisinage du Soleil et d’estimer la luminosité totale de la Galaxie entre 70 MeV et 5 GeV à 1039 erg.s-1.

La carte montre que l’indice spectral (la « couleur ») du rayonnement mesuré est le même partout dans la Galaxie, révélant ainsi que les rayons cosmiques pénètrent complètement les nuages gazeux même pour les moins énergétiques.

La richesse des données COS-B a ouvert la voie aux grandes missions spatiales en gamma. Le très massif (17 t !) satellite CGRO, puis la mission Fermi actuellement en vol ont confirmé les découvertes de COS-B et révélé un bestiaire de sources extrêmement varié.

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