Une première : la carte du monoxyde de carbone
A l'occasion du colloque de Bologne du 13 au 17 février 2012, la première carte complète du ciel du monoxyde de carbone sera présentée. Ce dernier est un constituant des nuages froids présents dans les galaxies et, en particulier, dans la Voie Lactée. Composés essentiellement de molécules d’hydrogène, ils sont les réservoirs à partir desquels se forment les étoiles. Les molécules d’hydrogène sont cependant difficiles à détecter.
Bien que beaucoup moins abondant, le monoxyde de carbone, qui se forme dans des conditions similaires, émet un rayonnement caractéristique. Pour cette raison, les astronomes l’utilisent comme traceur pour cartographier les nuages d’hydrogène. « Il se trouve que Planck est un excellent détecteur de monoxyde de carbone sur l’ensemble du ciel » indique Jonathan Aumont, de l’Institut d’Astrophysique de Paris.
Les campagnes d’observations du monoxyde de carbone réalisées à partir de télescopes radio demandent beaucoup de temps et sont donc limitées aux portions du ciel où l’on soupçonne, l’existence de ces nuages moléculaires. « Le grand avantage de Planck est qu’il balaie systématiquement l’ensemble du ciel, ce qui nous a permis de détecter des concentrations de gaz moléculaire là où on ne les attendait pas » précise Jonathan Aumont.
Cartes du ciel présentant la distribution du monoxyde de carbone, traceur des nuages moléculaires, détectée par l’instrument HFI du satellite Planck. Les grandes structures en filigrane sont liées à des artefacts du traitement des données et n’ont rien de réel.
En bas, superposée en rouge, la carte précédente de 2001 (le contour indique les zones observées). De nombreux nuages moléculaires se trouvent dans des régions éloignées du plan galactique et étaient jusqu’alors inconnus.
Crédits : ESA/consortia HFI/LFI+ T. dame et al., 2001 (image du bas)
Une émission micro-onde inexpliquée au cœur de notre Galaxie
Planck a également mis en évidence un mystérieux « voile micro-onde » qui, à ce jour, reste inexpliqué.
Ce voile provient de la région entourant le centre galactique et se manifeste sous une forme similaire à ce que les scientifiques appellent l’« émission synchrotron ». Cette dernière est produite lors du passage d’électrons - préalablement accélérés par des explosions de supernova - dans des champs magnétiques. Ce rayonnement présente ce que les chercheurs appellent un spectre plus « dur » (son émission ne décroit pas aussi rapidement lorsque l’énergie augmente) que ce qui est observé ailleurs dans la Voie Lactée pour ce type d’émission.
Afin d’expliquer ce curieux comportement, plusieurs hypothèses ont été formulées, tel un plus fort taux de supernovae, la présence de vents galactiques ou encore l’annihilation de particules de matière noire. Jusqu'à présent, aucune n’a pu être validée.
Les multiples sciences de Planck
L’objectif premier de la mission Planck est d’observer le fond diffus cosmologique (CMB en anglais), relique du Big-Bang et plus lointaine lumière qui nous parvienne, et de décrypter l’information qu’il contient sur l’univers, ses constituants élémentaires et l’origine de sa structure.
Pour ce faire, toutes les autres émissions, dites d’avant-plan, doivent être identifiées et séparées. Le large domaine spectral de Planck (de 300 microns à 11 mm environ) couvre en effet des émissions venant de sources aussi variées que les nuages de poussières interstellaires, les myriades de galaxies constellant le ciel ou encore les amas de galaxies, ces monstres qui modifient le spectre et donc la température apparente du CMB. En outre, les détecteurs de Planck étant très sensibles aux particules très énergétiques du rayonnement cosmique, les données doivent être « nettoyées » des effets de ce bombardement.
Ce travail complexe, qui nécessite une compréhension très poussée du fonctionnement des instruments et de l’astrophysique en général, est effectué par un consortium de spécialistes. La France a notamment la charge de l’analyse des mesures de HFI (High Frequency Instrument), qui fournit 6 des 9 canaux de mesure de Planck. Soutenus par le CNES, un grand nombre de laboratoires du CNRS (INSU et IN2P3) et du CEA, sous la coordination de l’Institut d’Astrophysique de Paris qui héberge d’ailleurs le supercalculateur effectuant tous les calculs, sont à l’œuvre depuis bien avant le lancement de Planck.
Cet effort, qui a déjà fourni des résultats étonnants sur les avant-plans (conférence de la Villette en 2011 et maintenant de Bologne), sera couronné début 2013 par la publication de la carte de l’émission du CMB avec une précision inégalée.
Contacts
Responsable de la thématique astrophysique : Olivier La Marle
