30 mai 2011
Conditions initiales de la naissance des étoiles

Le télescope spatial Herschel de l’Agence spatiale européenne (ESA) a livré aux astrophysiciens des images inédites de réseaux de filaments interstellaires, au sein desquels se formeraient la majorité des étoiles. En recoupant ces observations avec des modèles théoriques, les chercheurs ont pu caractériser précisément ces filaments, une avancée supplémentaire pour comprendre où et comment naissent des étoiles.

Ces travaux d’une équipe internationale coordonnée par le Laboratoire AIM Paris-Saclay (CEA/Irfu-Paris Diderot-CNRS) sont publiés en ligne dans Astronomy and Astrophysics le 13 avril.

Herschel est l'observatoire spatial de l’ESA dans le domaine spectral de l’infrarouge et du submillimétrique, une gamme de lumière privilégiée pour observer la naissance des étoiles dans certains nuages interstellaires proches comme IC5146, Aquila et Polaris.

Avant Herschel, des observations dans l’infrarouge avaient déjà vu que ces nuages ​​interstellaires contiennent de gigantesques réseaux de filaments de gaz. Herschel a été encore plus loin : il a démontré que la formation des étoiles a lieu principalement dans les plus denses d’entre eux. Un filament imagé dans le complexe d’Aquila contient, par exemple, un amas d'environ 100 étoiles en formation.

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Images : à gauche, combinaison des images obtenues avec Herschel. Les « fausses » couleurs correspondent aux différentes longueurs d’onde observées par le télescope (rouge = 350/500 µm, vert = 160/250 µm, et bleu = 70 µm). La zone bleue est une nébuleuse éclairée par une étoile massive, plus chaude que le reste du complexe. A droite, un zoom montre la structure filamentaire qu’a permis d’observer Herschel. © ESA/Herschel/programme Gould Belt  

 

Le pouvoir de résolution du télescope Herschel permet aux scientifiques d’en mesurer précisément les dimensions. Chaque filament peut s'étendre sur des dizaines d'années lumière dans l'espace. « Curieusement, on remarque aujourd’hui que chaque filament est de la même largeur », remarque  Doris Arzoumanian, du laboratoire AIM, « et ce quelle que soit la densité et la longueur de chaque filament, une vraie surprise. »

Les chercheurs ont analysé 90 filaments et ont constaté qu'ils s’étalaient tous sur une bande de près de 0,3 années-lumière. Petite dans le milieu interstellaire, cela reste une largeur énorme correspondant à environ 20.000 fois la distance de la Terre au Soleil.

Quel sens donner à ces mesures ?

La comparaison des observations avec des modèles théoriques laisse penser que les filaments résulteraient de ce qu’on appelle la turbulence interstellaire. Celle-ci correspond à des mouvements de gaz désordonnés se propageant dans les nuages interstellaires.
Les chercheurs s’interrogent encore sur l’origine de cette turbulence ; celle-ci ferait suite aux explosions d’étoiles massives - ou supernovae.
Ces mouvements de gaz désordonnés ont lieu à des vitesses supersoniques. A l’image du ‘bang’ d’un avion passant le mur du son, ils produiraient donc des chocs qui compriment la matière interstellaire, jusqu’à transformer celle-ci en des filaments plus denses que leur milieu environnant.
 
Lorsqu’on observe ces nuages interstellaires à grande échelle, les vitesses des turbulences sont élevées, supersoniques. En revanche, si on cible les observations sur de petites régions interstellaires, les vitesses sont plus faibles, jusqu’à devenir inférieures au mur du son. « La largeur observée des filaments correspondrait à l’échelle intermédiaire où les mouvements sont proches de la vitesse du son », explique Philippe André,  coordinateur du programme « Ceinture de Gould ». « Ce n’est pas une preuve directe mais un indice très fort quant à la connexion entre la turbulence interstellaire et l’origine des filaments vus par Herschel. »

Ce lien a été établi grâce à l'étude de trois nuages parmi les plus proches, connus sous les noms IC5146, Aquila et Polaris, dans le cadre d’un programme nommé « Relevé des nuages de la ceinture de Gould » mené par une collaboration internationale étudiant la formation stellaire au sein du consortium SPIRE d’Herschel. Les images résultent d’observations réalisées avec les instruments SPIRE et PACS sur Herschel, deux instruments pour lesquels le CEA a fortement contribué avec le CNES.

Plus d’informations :
- Le site du programme « Ceinture de Gould Belt » : http://gouldbelt-herschel.cea.fr

- Le site Herschel France : http://www.herschel.fr

- Le communiqué de l'Agence spatiale européenne (en anglais)

- Aller plus loin sur le site de l'ESA (en anglais)

Référence : Characterizing interstellar filaments with Herschel in IC5146 by Arzoumanian, André, Didelon et al. 2011, Astronomy & Astrophysics

15 novembre 2011
La plupart des galaxies n’enfantent pas dans la douleur

Les observations effectuées sur le télescope spatial Herschel de l’ESA montrent que les collisions entre galaxies ne jouent qu’un rôle secondaire dans le processus de formation des étoiles. A l’époque où la plupart des étoiles se sont formées, les quantités de gaz en jeu dans les galaxies étaient suffisantes pour engendrer « spontanément » une production nourrie d’étoiles. Ces résultats, obtenus dans le cadre du programme international GOODS-Herschel, qui réunit, côté français, des chercheurs du CEA, du CNRS, et des universités Pierre et Marie Curie, Paris Diderot, Paris-Sud et de Provence , soutenus par le CNES , décrivent un scénario de l’évolution des galaxies moins tourmenté que ne le pensaient les scientifiques. Ils sont publiés en ligne le 13 septembre dans la revue Astronomy and Astrophysics.

 

On sait depuis de nombreuses années que le pic de formation des étoiles s’est produit dans l’univers il y a environ 10 milliards d’années. Certaines galaxies étaient alors très prolifiques et pouvaient donner naissance à 10 voire 100 fois plus d’étoiles que ce que l’on observe dans l’univers proche. Jusqu’à ce jour, les astronomes ne disposaient pas d’instruments capables d’observer dans l’infrarouge lointain cette période très reculée de l’univers. Or les étoiles naissent dans des nuages de poussière qui absorbent leur lumière. Pour observer leur formation, on doit donc mesurer la chaleur de ces nuages à travers leur rayonnement de lumière infrarouge. Les chercheurs construisaient donc leurs hypothèses par extrapolation avec les phénomènes observés dans l’univers plus proche, où seules les galaxies ayant subi un processus de fusion entre deux galaxies sont capables d’engendrer un taux de production élevé d’étoiles. Sous l’effet de la collision, certaines régions sont en effet tellement comprimées que le gaz qu’elles contiennent atteint des densités suffisantes pour engendrer des gerbes d’étoiles. Cette production d’étoiles très localisée et dans le temps et dans l’espace, issue de la fusion de galaxies, est appelée starburst.

 

Dans l’Univers lointain, en présence de galaxies très lumineuses, les astronomes privilégiaient jusqu’ici ce scénario d’une collision entre deux galaxies. En présence d’objets moins lumineux, ils tablaient sur un scénario moins agité, dit « normal », dans lequel les étoiles naissent de façon plus régulière, en se distribuant plus largement dans l’espace.

05 octobre 2011
Le rapport H/D des comètes

D'où vient l'eau des océans ? La question taraude les scientifiques depuis des
décennies. Ils penchent aujourd’hui unanimement en faveur d’une origine
extraterrestre de l’eau qui couvre les deux tiers du globe. La Terre était sèche et
chaude à l’origine. La molécule d’eau y aurait, ensuite, été apportée par le
bombardement de corps célestes. Comment ? Et par quel type d’objets : météorites,
astéroïdes, comètes ? C’est tout l’enjeu du débat que viennent enrichir les dernières
données d’observation de la comète Hartley 2, obtenues par le télescope spatial
infrarouge européen Herschel. Ce résultat provient d’une étude menée en ondes
submillimétriques, inobservables depuis le sol. L’équipe internationale, qui inclut des
chercheurs du Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique
LESIA (Observatoire de Paris, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Université Paris
Diderot), a détecté pour la première fois l’eau mi-lourde HDO, forme particulière de
l’eau H2O, au sein d’une comète issue de la ceinture de Kuiper, vaste réservoir
d’objets glacés qui s’étend à grande distance du Soleil, au-delà de Neptune.

13 janvier 2011
Observations avec PACS, SPIRE et HIFI

Du 24 octobre au 17 novembre 2010, l’observatoire spatial Herschel de l’Agence spatiale européenne a utilisé l’ensemble de ses instruments de haute technologie afin d’observer le rayonnement infrarouge lointain et submillimétrique de la comète 103P/Hartley 2. Il a cartographié le rayonnement thermique de la poussière, de 55 à 671 micromètres de longueur d’onde. Herschel participe à une intense campagne astronomique mondiale pour étudier la comète Hartley 2 avant, pendant et après le survol réalisé par la mission EPOXI (Extrasolar Planet Observation and Deep Impact Extended Investigation) de la NASA le 4 novembre 2010.

Le retour de la comète Hartley 2 cette année est exceptionnel. L’astre est passé au plus près du Soleil le 28 octobre 2010, après s’être aventuré à 18 millions de kilomètres (0,12 unités astronomiques, UA) de la Terre le 20 octobre. Depuis sa découverte en 1986, jamais il ne s’était autant approché de notre planète et il s’en faudra de beaucoup pour qu’il revienne aussi près au cours du siècle à venir. En conséquence, le 20 octobre, la comète Hartley 2 est passée à seulement 16,4 millions de kilomètres du télescope spatial Herschel : des mesures très sensibles, complémentaires des observations de la sonde EPOXI et des grands instruments astronomiques, ont été acquises.

 

 

Résultats

Herschel 2013 - ESTEC

Le colloque international

Herschel cessera les observations en mars 2013. Ce colloque en octobre fera le point sur 3,5 ans de résultats scientifiques.

 

Mission européenne

Herschel: une mission de l'ESA

L'observatoire spatial Herschel est une mission scientifique de l'Agence spatiale européenne (ESA).

 

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