Six mois après le lancement du télescope spatial Herschel et la longue période de tests qui a suivi, les astrophysiciens du Laboratoire AIM Saclay Paris (unité mixte de recherche CEA, CNRS et UP7) ont produit une image inédite de la Rosette et de la formation d'étoiles géantes dans la Galaxie. Pour la première fois l'écrin de poussière et de gaz qui entoure les jeunes étoiles géantes au centre de la Rosette a été percé et cartographié avec une finesse de détail inégalée. De nouvelles générations d'étoiles y naissent, des cocons illuminés d'étolles géantes et un amas d'étoiles de petites masses comme le Soleil ont été dévoilées par les détecteurs ultra-sensibles du télescope spatial Herschel. Ces premières images de la phase de démonstration scientifique ont été présentées les 17 et 18 décembre 2009 à Madrid lors d'un premier colloque sur les Résultats initiaux de Herschel et sur le site de l'Agence spatiale européenne.

Un épais manteau de poussière

Située à 5000 années-lumière, la Rosette est une région nébuleuse de notre Galaxie dans laquelle se sont déjà formées des étoiles géantes ou étoiles massives. Au centre d'une cavité, cet amas d'étoiles très jeunes et très massives (plus de 20 fois la masse du Soleil) est très lumineux. Le rayonnement ultraviolet intense a créé une bulle de plasma, un gaz composé essentiellement d'électons et de protons à 10,000°C (voir image ci-dessus) après l'ionisation des atomes d'hydrogène.

Sur l'image ci-dessous, l'environnement de la Rosette, couvert d'un épais manteau de gaz et de poussière, apparait plus froid. Les images produites par Herschel ouvrent cet écrin de poussière aux multiples (fausses) couleurs qui révèlent la gamme de température de -200 à -260°C. Plus les nuages de poussière sont bleus, plus ils sont chauds (environ -200°C !). Plus il sont rouges, plus ils sont froids (environ -260°C). Cela démontre que le rayonnement ultraviolet pénètre dans les nuages de gaz très froid, y réchauffe les grains de poussière, qui à leur tour restituent la chaleur ou l'énergie emmagasinée dans l'infrarouge lointain.

Six mois après le lancement du télescope spatial Herschel et la longue période de tests qui a suivi, les astrophysiciens du CEA ont produit un premier résultat scientifique en découvrant plus de 700 embryons d'étoiles dans un nuage de gaz de la Constellation de l'Aigle. Ces premières images de la phase de démonstration scientifique révèlent pour la première fois la texture et l'anatomie des nuages de gaz dans lesquels naissent les étoiles. Elles ont été présentées les 17 et 18 décembre 2009 à Madrid lors d'un premier colloque sur les Résultats initiaux de Herschel et sur le site de l'Agence spatiale européenne.

Les observations scientifiques de la Ceinture de Gould débutent

Aquila (aigle en latin) est une des plus proches régions de notre système solaire dans laquelle le gaz et la poussière, qui composent la matière interstellaire, donnent encore naissance à des centaines d'étoiles. Situé à 1000 années-lumière du Soleil dans la Constellation de l'Aigle, Aquila appartient à une ceinture de pouponnières d'étoiles encerclant le Soleil, connue sous le nom de Ceinture de Gould. Invisible et opaque, l'anatomie interne et la fabrication d'étoiles du nuage de gaz d'Aquila nous étaient cachées jusqu'au démarrage des observations scientifiques de Herschel.

Le 24 octobre 2009, le télescope spatial Herschel a observé le nuage d'Aquila, dévoilant ses entrailles de filaments de gaz et de poussière, et connectant par l'image ces filaments de matière aux phases de fabrication des étoiles.

Comment fabrique-t-on une étoile à partir d'un nuage de gaz ? En débutant ses observations de la Voie Lactée, le télescope spatial Herschel apporte déjà un nouveau regard sur la naissance des étoiles.

200 milliards d’étoiles peuplent notre galaxie. Apparemment immuables et éternelles, ces étoiles ont pourtant une vie. Tout commence dans des nuages de gaz, surtout de l'hydrogène et du monoxyde de carbone, et puis un peu d'ammoniaque, de la vapeur d'eau et d'alcool. Ce gaz remplit les galaxies et sert de réservoir de matériau pour la fabrication d'une étoile.  L'image ci-dessous montre la texture de ces nuages de gaz mélangé à de la poussière dans notre galaxie, la Voie Lactée.

Mission scientifique de l’Agence spatiale européenne, l’observatoire spatial Herschel, lancé le 14 mai par Ariane 5 depuis le centre de Kourou, a obtenu, avec succès, ses premières lumières avec l’ensemble des instruments à bord: PACS, SPIRE et HIFI. Des laboratoires français du CEA et du CNRS, en partenariat avec le CNES, sont fortement engagés dans la construction de ces trois instruments ainsi que dans l’exploitation scientifique des observations à venir. Avec des contributions majeures dans tous les instruments focaux d’Herschel, les scientifiques français sont en nombre le deuxième groupe européen d’utilisateurs d’Herschel, derrière ceux du Royaume-Uni.

Explorer l'univers dans les lumières de l'infrarouge submillimétrique

Herschel avec une sensibilité inégalée dans un domaine de longueur d'onde inaccessible depuis le sol, celui de l’infrarouge lointain et submillimétrique, donnera des informations uniques sur les composants de l’Univers. Herschel permettra de tester les hypothèses sur la formation des systèmes planétaires et des étoiles, et dévoilera l'histoire de la vie des galaxies d'il y a 10 milliards d'années à nos jours.

En orbite à 1,5 millions de kilomètres, l’observatoire Herschel est équipé du plus grand télescope conçu pour le spatial, un télescope de 3,5 m de diamètre. Trois instruments permettent de détecter la lumière infrarouge et submillimétrique. Après l'instrument PACS, c'est au tour des instruments SPIRE et HIFI de l'observatoire spatial Herschel d'obtenir leurs première lumières.

- HIFI (Heterodyne Instrument for the Far-Infrared), est un spectromètre à très haute résolution spectrale qui fonctionne aux longueurs d’onde submillimétriques permettant de mesurer les "empreintes digitales" des molécules présentes dans l'univers. Il a été développé par une large collaboration conduite par les Pays-Bas, sous la responsabilité du SRON à Gröningen.

- PACS (Photodetector Array Camera & Spectrometer) est un photomètre imageur à trois bandes doublé d'un spectromètre à intégrale de champ fonctionnant dans l’infrarouge lointain, entre 60 et 200 microns. Il a été développé sous la coordination d’une équipe Allemande de l'institut Max Planck de Garching (MPE) avec une forte participation du CEA.

- SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) est un photomètre imageur à trois bandes et un spectromètre imageur à transformée de Fourier, effectuant des observations à plus grandes longueurs d’ondes que PACS, entre 200 et 600 microns. L’utilisation conjointe de SPIRE et de PACS permet de couvrir un domaine de longueurs d’onde jusqu’ici peu ou pas exploré. SPIRE a été développé par une  équipe internationale avec une coordination assurée par des équipes britanniques.

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 Service d'astrophysique/Irfu du CEA.

L’observatoire spatial Herschel est une mission scientifique de l’Agence spatiale européenne dans laquelle le CEA, en partenariat avec le CNES, est fortement engagé dans la réalisation des instruments à bord et dans l’exploitation scientifique des observations. Son orbite autour du second point de Lagrange se situe à 1,5 millions de kilomètres de la Terre.