Images deux galaxies en infrarouge submillimétrique réalisées par SPIRE/Herschel.
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.
La galaxie Messier 74 dans trois gamme de couleurs de l'infrarouge submillimétrique, invisibles mais codées en rouge, vert et bleu. représente l'intensité lumineuse de régions de gaz et de poussières chauffés par l'énergie libérée lors de la formation d'étoiles. Au centre le noyau de la galaxie émet fortement en infrarouge.
Premières observations avec l'instrument SPIRE
L'instrument SPIRE a fourni ses premières images ci-dessus. En plus de la galaxie Messier 74 vue en infrarouge submillimétrique à 24 millions d'année-lumière, d'autres galaxies plus petites sur cette image car beaucoup plus loin, apparaissent. Elles révélent un fond infrarouge submillimétrique de galaxies en train de fabriquer des étoiles il y a plus de 7 milliards d'années (notre univers a 13,7 milliards d'années d'existence). C'est un avant goût de la capacité d'Herschel pour étudier l'univers lointain, celui des premières galaxies qui seraient accompagnées d'intense fabrication d'étoiles il y a plus de 10 milliards d'années. Plus la galaxie est éloignée (donc plus son image est celle de sa jeunesse plusieurs milliards d'années), plus la lumière de son image se décale de l'infrarouge vers le submillimétrique. Avec PACS et SPIRE, Herschel couvrira ainsi un vaste intervalle de temps dans le passé pour remonter l'histoire de la vie des galaxies.
La galaxie Messier 74 observée par le télescope spatial Spitzer et le télescope spatial Herchel. La finesse de résolution de Herschel dans le domaine de l'infrarouge submillimétrique est inégalée.
Participation du CEA
Pour l'instrument SPIRE, le Service d’astrophysique du CEA-Irfu à Saclay, avec les services techniques SEDI et SIS de l’IRFU, a coordonné la fabrication, l’intégration et les tests de l’électronique de contrôle de l’instrument, et de l’électronique nécessaire au fonctionnement des détecteurs bolométriques de SPIRE. Le cryo-réfrigérateur utilisé pour les bolomètres de SPIRE est identique à celui de PACS, et a été également fourni par le CEA-Inac. Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille a conçu le schéma optique de l’instrument, il a fourni tous les composants optiques et leur monture. Il a eu la responsabilité du développement du mécanisme du spectrographe à transformée de Fourier et de son électronique de pilotage. Ce développement s’est fait en collaboration avec les services techniques du CNES à Toulouse. L’Institut d’Astrophysique Spatiale à Orsay est associé au traitement des données.
Pour l'instrument PACS, le Service d’astrophysique du CEA-Irfu à Saclay a coordonné la fabrication, l’intégration et les tests des divers composants de la caméra de 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.
En savoir plus:
Le communiqué de presse de l'Agence spatiale européenne (en anglais).
Le site grand public Herschel (en français)
Rédaction: Vincent Minier
