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.
La galaxie Messier 51 observée par Herschel dans trois filtres dans infrarouge lointain.
Comparaison entre l'image obtenue par le télescope spatial Spitzer et Herschel à la même longueur d'onde (160 µm). Le miroir d'Herschel est 4 fois plus grand que celui de Spitzer, ce qui induit une amélioration de la finesse de résolution d'un facteur 4.
Les premiers photons de la galaxie Messier 51
Le premier regard d’Herschel avec la caméra PACS s’est porté sur la galaxie Messier 51. Cette avant-première, avant la véritable première observation, a été réalisée le 14 juin 2009. L'émission collectée provient de nuages de poussière interstellaire chauffée par les nombreuses régions de formation stellaire et les amas d'étoiles massives présents dans les bras spiraux ainsi qu'au coeur de la galaxie. Cette image a été possible alors qu'aucun des systèmes utilisés n'est proprement étalonné. Elle augure bien des performances réelles d'Herschel, dès que l'ensemble des systèmes aura été optimisé.
Cette première « image test » s'inscrit dans la série de performances réalisées depuis le lancement d’Herschel par Ariane 5, le 14 mai 2009 à 15h12 (heures de Paris). Le 22 mai, les instruments à bord du satellite ont été mis sous tension. Le 9 juin, la température de fonctionnement des bolomètres a été atteinte grâce à un réfrigérateur cryogénique conçu au CEA. Le 14 juin, l'ouverture de la fenêtre du cryostat par laquelle entre la lumière collectée par le miroir d'Herschel, a été commandée à une distance de plus d’un million de kilomètres. Les premiers photons ont pu ainsi tomber sur les détecteurs PACS d'Herschel.
L’innovation technologique pour Herschel au CEA
Le Service d’astrophysique du CEA-Irfu à Saclay a coordonné la fabrication, l’intégration et les tests des divers composants de la caméra PACS avec les services techniques SEDI et SIS de l’Irfu. Le CEA-Léti (Grenoble) a inventé, développé et fabriqué les détecteurs extrêmement sensibles de la caméra PACS. Avec ses deux plans focaux de 2560 pixels au total, PACS est la plus grande caméra de bolomètres disponible actuellement. Le Service des basses températures du CEA-Inac (Grenoble) a conçu et fourni le réfrigérateur cryogénique ou cryo-réfrigérateur qui permet de refroidir la caméra de bolomètre PACS à -272,85°C, soit 0,3° au-dessus du zéro absolu.
La caméra de bolomètres PACS conçue et réalisée au CEA avec ses deux voies avec au total 2560 pixels (2048+512 pixels) répartis sur les deux plans focaux protégés par les cornets.
L’exploitation scientifique des observations d’Herschel au CEA
Le laboratoire AIM-Saclay (CEA-Irfu, CNRS-INSU, Université Paris-Diderot), intervient par ailleurs dans 18 des 42 programmes d’observation d’Herschel. Le télescope spatial Herschel est destiné à l’observation du rayonnement infrarouge lointain et submillimétrique, un domaine quasi inexploré du spectre électromagnétique. L’observation à ces longueurs d’onde dévoilera les conditions de naissance des étoiles et l'histoire de la vie des galaxies d'il y a 10 milliards d'années à nos jours.
Image composite des 3 filtres à 70, 100 et 160 µm.
