30 août 2010
Détection d’eau lourde avec HIFI

L’eau lourde, ou oxyde de deutérium (D2O), est chimiquement similaire à l’eau (H2O), mais ses atomes d’hydrogène sont des isotopes lourds, à savoir du deutérium dont le noyau contient un neutron en plus du proton présent dans chaque atome d‘hydrogène. Des astronomes ont réussi à détecter cette forme particulière d'eau dans une parcelle du ciel où des étoiles sont entrain de se former. Ces observations ont été réalisées grâce à l'instrument HIFI sur Herschel. L'étude de l'eau ainsi que ses formes deutérées (HDO et D2O) devrait permettre de mieux comprendre les mécanisme de la formation stellaire à travers leur production dans un réseau chimique complexe à l'origine de la vie telle que nous la concevons sur Terre. Ces résultats font partie du programme CHESS (Chemical HErschel Surveys of Star-forming regions).

07 juillet 2010
Premiers résultats du programme WISH

Un des programmes d'observation d'Herschel porte sur la détection d'eau dans les zones de formation des étoiles : il s’agit du projet WISH (Water in Star forming regions with Herschel). Il a pour but de comprendre les mécanisme de la formation stellaire via l’observation de l’eau avec les instruments HIFI et PACS à bord du satellite. Une partie de ce programme est plus particulièrement dédiée à l’étude des embryons d'étoiles géantes ou dans "proto-étoiles massives", c’est-à-dire plus de 8 fois la masse de notre Soleil.

L’origine de l’eau dans l’Univers

L’eau est la troisième espèce la plus abondance dans l’Univers. Pour fabriquer la molécule d’eau (H2O), il faut de l’hydrogène (H) et de l’oxygène (O). Or le Big Bang n’a crée que 2 éléments : l’hydrogène (75%) et l’hélium (25%). Le reste des éléments chimiques (oxygène, carbone, fer...) a été formé ensuite à partir de l'hydorgène et de l'hélium par transmutation nucléaire à l’intérieur des premières générations d’étoiles, qui ont existé avant que notre système solaire se forme. La synthèse de l’oxygène et des autres éléments plus lourds continue actuellement dans en gros deux types d’étoiles :
- les étoiles de type solaire qui vont donner O, Si (silicium), C (carbone);
- celles plus massives que le soleil qui vont produire le Si, Ne, C, O, et Fe.

26 mai 2010
Premiers résultats du programme Gould Belt

Les étoiles naissent dans des nuages de gas et de poussière. Comment et où ce processus de formation des étoiles débute ? Quelle est l'origine de la diversité des étoiles observées, des géantes aux soleils et naines brunes ? Herschel nous amène à l'origine de la naissance des étoiles.

Les filaments de gaz se forment d'abord, puis s'effondrent, les étoiles suivent

Gould Belt, un programme d'observation avec Herschel, a cartographié les régions dans les nuages où la formation des étoiles semble être favorisée par les lois de la Nature. Pour la première fois, Herschel nous propose un regard précis à l'intérieur du nuage, donnant ainsi accès à son anatomie intime. Dans la constellation de l'Aigle, la matière composant le nuage est organisée le long de filaments qui nourrissent les embryons d'étoiles. Mais les étoiles ne se forment pas n'importe où. Elles se forment dans des filaments dont la masse est suffisamment élevée pour favoriser l'effondrement du filament et la formation de poches plus denses dans lesquelles les étoiles naissent. Les filaments trop légers, en-dessous d'une masse critique, restent stables et incapables de former des étoiles. Cependant, ces filaments sont déjà là dans les nuages, bien avant la formation des étoiles. Ils sont très vraisemblablement les principaux moteurs à l'origine de la transformation de gaz et de poussière en étoiles.

26 mai 2010
Premiers résultats du programme HOBYS

Le programme HOBYS, un des programmes clés de l'Observatoire spatial Herschel, a révélé la formation d'étoiles géantes de plus de 8 fois la masse de notre Soleil mais également d'étoiles plus petites et de soleils à plus de 5000 années-lumière.

Cocons d'étoiles géantes

La Nébuleuse de la Rosette est située à 5000 années-lumière de la Terre. Elle contient suffisamment de gaz et de poussière pour former l'équivalent de 10 000 Soleils. Un amas d'étoile au centre de la Nébuleuse illumine et chauffe la poussière. Sur l'image ci-dessous, chaque couleur représente une température différente, de 10 Kelvin (-263° C) en rouge à 40 K en bleu. Des pilliers de poussière pointent leurs doigts vers l'amas d'étoiles. Les poches plus brillantes sont des cocons qui contiennent des protoétoiles massives, sortes d'embryons stellaires géants. Dans les zones rougeâtres de l'image, des protoétoiles de masse moyenne, de 2 à 7 fois la masse du Soleil, naissent. Les petits points au centre de l'image sont les protoétoiles de petite masse comme les soleils par exemple.

26 mai 2010
Formation induite des étoiles

Les instruments PACS et SPIRE à bord du satellite Herschel ont révélé une population d'étoiles encore jamais observées car trop jeunes et donc encore trop enfouies dans leur nuage parental pour être observées à plus courte longueurs d'onde. Ces très jeunes étoiles ont été observées à proximité d'une étoile massive qui a influencé leur formation, à travers l'expansion de la région d'hydrogène ionisé qui l'entoure. Pour la première fois grâce au satellite Herschel nous pouvons voir ces étoiles et décrire leurs propriétés physiques, découvrant ainsi un nouveau monde auquel nous n'avions pas encore pu accéder.

25 février 2010
Premiers résultats avec l'instrument HIFI

HIFI (Heterodyne Instrument for the Far-Infrared) est le spectromètre très haute résolution d'Herschel. Parmi ses nombreux buts scientifiques, HIFI est très attendu pour ses capacités à observer les signatures de la molécules d'eau dans différents environnements astrophysiques, et à étudier finement la composition chimique de ces régions.

Voici quelques résultats en image, plus exactement en spectre de vapeur d'eau.

 

 

24 novembre 2010
Lentilles gravitationnelles dans le submillimétrique

Une équipe internationale d'astronomes, comprenant plusieurs chercheurs français, vient de mesurer l'éloignement exact de cinq galaxies très lointaines, grâce à l'observatoire spatial Herschel de l'ESA et à des observations au sol, impliquant notamment l'interféromètre de l'Institut de radioastronomie millimétrique. Les chercheurs ont ainsi démontré que la lumière de ces galaxies avait dû voyager pendant environ dix milliards d'années avant de nous atteindre. Pour parvenir à ces résultats, ils ont tout d'abord mis au point une nouvelle méthode qui utilise, pour la première fois dans le domaine submillimétrique, un phénomène appelé « lentille gravitationnelle », sorte de loupe cosmique que détecte Herschel. Difficiles à observer jusqu'à aujourd'hui, ces galaxies lointaines en cours d'évolution rapide constituent l'une des clés pour mieux comprendre l'histoire des galaxies dans notre Univers. Ces résultats sont publiés dans la revue Science du 5 novembre 2010.

 

Albert Einstein avait prédit le phénomène de « lentille gravitationnelle » : lorsque la lumière passe à proximité d’un objet très massif, telle une galaxie, sa trajectoire est courbée. Si une galaxie se situe entre nous et la galaxie très lointaine que l’on observe, dans un alignement parfait, la lumière provenant de l’objet le plus distant sera alors amplifiée. Ce phénomène de lentille gravitationnelle est l’équivalent d’une loupe cosmique et permet d’observer des galaxies très éloignées, émettant leur lumière quand l’Univers n’avait que 10 à 20 % de son âge.

 

La collaboration internationale conduite par Mattia Negrello (The Open University, GB) et impliquant 89 autres astronomes, parmi lesquels 7 travaillant dans des laboratoires français[3] soutenus par le CNES, a utilisé les caméras panoramiques SPIRE et PACS qui équipent Herschel, dont l’instrumentation a été mise au point notamment dans les laboratoires du CEA et du CNRS. Pour la première fois, les chercheurs ont pu observer de grandes surfaces du ciel dans le domaine des longueurs d’onde submillimétriques, ce qui a permis de détecter d’éventuelles lentilles gravitationnelles.

 

« Découvrir des lentilles gravitationnelles permet d’observer des galaxies extrêmement lointaines qui sont difficilement visibles sans ce phénomène d’amplification lumineuse », précise Denis Burgarella, un des co-auteurs français, astronome au Laboratoire d’astrophysique de Marseille.  « Ces galaxies sont souvent le siège de brutales et très importantes formations d’étoiles, qu'il est important d'observer pour connaître les différents stades d’évolution des galaxies à travers l'histoire de l'Univers ».

18 octobre 2010
Observation avec l'instrument SPIRE

Les galaxies sont composées d'étoiles, de gaz et de poussière. Ces deux derniers ingrédients forment le milieu interstellaire qui remplit le quasi-vide entre les étoiles. Que compose alors le quasi-vide entre les galaxies, ce qu'on appelle le milieu intergalactique ?

 

La poussière interstellaire est une phase incontournable du milieu interstellaire des galaxies. Certes elle n’en constitue  en général que moins d’1% en masse, mais elle émet au moins le tiers de la luminosité totale des galaxies. C’est d’ailleurs pour cette raison que l’émission des poussières est autant étudiée, puisqu’une telle luminosité doit être riche d’enseignements sur la galaxie hôte.

 

Mais depuis que nous observons l’univers en infrarouge, une question reste sans réponse : y a-t-il de la poussière en dehors des galaxies ? La question peut paraître surprenante mais elle ne l’est pas tant que cela puisque la poussière est intimement mélangée au gaz dans les galaxies et que de grandes quantités de gaz sont observées en dehors des galaxies. Elle n’est par ailleurs pas anecdotique puisque la présence de poussière dans le milieu intergalactique a évidemment des conséquences sur sa transparence et donc sur notre mesure de la luminosité des objets les plus lointains de l’Univers, ceux qui nous permettent de contraindre sa structure.

C’est dans ce contexte que l’article publié par H. Roussel et ses collaborateurs sur la galaxie Messier 82 prend tout son sens. M82 est une galaxie remarquable a plus d’un titre. Tout d’abord, c’est une galaxie proche, à 4 Mpc, ce qui nous a permis de la connaître en détail. Ensuite c’est une galaxie qui subit « actuellement » un très important sursaut de son activité de formation stellaire, responsable de la formation d’un super-vent galactique qui, partant du cœur de la galaxie entraine des quantités impressionnantes de gaz dans le milieu intergalactique. La cause de ce sursaut d’activité est sans doute l’interaction gravitationnelle avec sa voisine, la grande galaxie spirale Messier 81.

Messier 82 a été observée entre 250 et 500 µm avec le photomètre SPIRE. Si les images sont bien dominées par les imposantes régions centrales de formation stellaire, un traitement adéquat (essentiellement une déconvolution pour séparer la source centrale brillante des structures étendues) révèle une étonnante extension de la galaxie dans le domaine submillimétrique.

15 septembre 2010
Premiers résultats du programme HerM33ES

Au début de l’année 2010 ont commencé les observations du projet HerM33ES avec le télescope Herschel, lancé depuis Kourou le 14 Mai 2009. L’objectif du projet HerM33ES (Herschel M33 Extended Survey) est de comprendre comment se forment les étoiles dans un milieu différent de celui de notre galaxie, la Voie Lactée. M33, la galaxie du Triangle (dans la constellation Triangulum), est l’une des galaxies spirales les plus proches de la nôtre, mais avec une composition chimique plus jeune que notre galaxie. Notre univers a commencé avec de l’hydrogène et de l’hélium et c’est la nucléosynthèse par fusion nucléaire dans les étoiles qui a créé les autres éléments. M33 a subi moins de nucléosynthèse que notre galaxie ; du coup, la composition chimique des nuages moléculaires dans M33 ressemble à celle des galaxies de l’univers jeune. Herschel, avec son grand miroir, peut observer M33 avec la finesse de vue nécessaire pour résoudre les nuages moléculaires dans lesquels naissent les étoiles.

08 juin 2010
Tour d'horizon des résultats sur les astéroïdes et les comètes.

Herschel lève le voile sur les objets les plus froids et les plus éloignés du Système solaire, témoins de la nébuleuse primitive dont nous sommes issus. Une estimation de la taille et de la température de 140 objets transneptuniens (petits corps glacés en orbite au-delà de Neptune) a été entreprise. Déjà, une dizaine d'objets ont été étudiés, dont : Orcus et les planètes naines Makemake et Haumea. Leurs diamètres se répartissent entre 100 et 1 400 kilomètres, tandis que leurs surfaces renvoient de 5 % (objets sombres) à 70 % (objets brillants) de la lumière du Soleil. La courbe de lumière d’Haumea, qui tourne sur lui-même en à peine 4 heures, confirme que sa forme se serait allongée sous l’effet de la rotation. Plus étonnant, sa surface glacée serait de texture poreuse, peut-être recouverte d’une fine poussière semblable à celle de la Lune. Quant à Makemake, sa surface réfléchissante semble présenter une tache sombre, de glace sale, à moins qu’il ne s’agisse d’un satellite inconnu jusqu’ici...

 

 

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.

 

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Herschel: une mission de l'ESA

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

 

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