Herschel : une nouvelle fenêtre sur l'Univers Par Sylvie Rouat

Herschel : une nouvelle fenêtre sur l'Univers

Le télescope est désormais hors service. Mais l'analyse des 25.000 heures pendant lesquelles il a fonctionné prendra des années.

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Vue d'artiste d'un nuage moléculaire dans la Voie lactée. Un spectacle invisible à l'oeil nu, mais accessible au télescope Herschel.

INFRAROUGE. Le 29 avril 2013 a marqué la fin des observations scientifiques d'Herschel, le plus grand télescope spatial jamais lancé pour l’astronomie dans l’infrarouge. Après plus de quatre ans de bons et loyaux services, ce joyau européen a réalisé une moisson scientifique sans précédent : 35 000 observations du ciel en infrarouge pendant 25 000 heures, dans le cadre de 6 000 programmes scientifiques. Soit des années de travail en perspective pour exploiter une telle quantité d'informations. Il portait ce nom en hommage au physicien William Herschel qui découvrit l’infrarouge en 1 800.

Herschel ? Une grande bouteille thermos refroidie à -271 °C : 2 degrés sous le zéro absolu

Lancé par une fusée Ariane 5 le 14 mai 2009, il a voyagé 1, 5 million de kilomètres pour venir se poster en orbite autour du point de Lagrange L2, une sorte de point d’équilibre de l’espace où le satellite pouvait garder ses panneaux solaires tournés vers le Soleil et son télescope pointé vers l’extérieur du système solaire, dans un environnement thermique froid et stable. Le lieu idéal pour un télescope qui avait pour mission de dévoiler des régions de l'Univers jusqu’à à -225 °C : les étoiles naissantes et les galaxies lointaines en infrarouge lointain et submillimétrique, entre 60 et 600 microns. C’est dans ce domaine d’ondes que les galaxies émettent en effet la plus grande partie de leur énergie.

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Orion A vu par le satellite Herschel.

« Une galaxie, c’est des étoiles, du gaz et des poussières, remarque Laurent Vigroux, directeur de l’Institut d’Astrophysique de Paris et qui participé à la mission. Une partie de leur luminosité est absorbée par les poussières, qui réémettent ce rayonnement dans l’infrarouge. Certaines galaxies ont ainsi jusqu’à 100 % de leur lumière absorbé par les poussières. Elles ne sont pas détectables en lumière visible. »

BERCEAUX. Ces galaxies comme les nuages moléculaires, berceaux des étoiles, sont des objets froids, aussi invisibles à l’œil humain et aux télescopes optiques qu’un morceau de charbon dans la nuit noire. Mais même éteint, notre morceau de charbon émet un rayonnement thermique, le rayonnement infrarouge, invisible cependant depuis la Terre. Il a fallu attendre la conquête de l’espace pour que se développe l’astronomie infrarouge depuis l’orbite. En moins de trois décennies, cette toute jeune science a recensé tout de même des dizaines de milliers de nouvelles galaxies invisibles. Le domaine des ondes submillimétrique restait néanmoins largement inexploré et la fenêtre d’Herschel à 600 microns était jusque-là un domaine vierge, inconnu.

Pour capter ces faibles émissions infrarouges jusqu’à des distances de 11 milliards d’années-lumière, Herschel disposait du plus gros télescope jamais envoyé dans l’espace, doté d’un miroir de 3,5 mètres de diamètre. L’autre atout d’Herschel, c’était d’être lui-même très froid : le satellite était en effet conçu comme une grande bouteille thermos, refroidie à -271 °C, soit deux petits degrés au-dessus du zéro absolu.

En manque d'hélium, le satellite est désormais aveuglé par son propre rayonnement thermique

L’engin de 7,5 m de haut pour un poids de 3.3 tonnes était équipé de trois instruments : Hifi (Heterodyne Instrument for Far-Infrared) , un spectromètre à haute résolution dédiée à  l’étude de la chimie de l’Univers, PACS (Photoconductor Array Camera and Spectrometer), une caméra de bolomètres pour cartographier l’émission infrarouge des grains de poussière et SPIRE (Spectral and Photometric Imaging REceiver), qui remplissait les mêmes fonctions que PACS mais à de plus grandes longueurs d’onde, dans l’infrarouge submillimétrique. 

FIN ET COMMENCEMENT. C’est la fin de ses réserves d’hélium, le liquide de refroidissement qui lui permettait d’être l’objet le plus froid du ciel, qui a sonné l’heure de la retraite. Désormais, il est aveuglé par son propre rayonnement thermique. Le travail de la machine s’est arrêté, celui des astronomes commencent.


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