Les bonus de Planck

Conçu pour scruter le ciel dans le domaine des micro-ondes, ce satellite européen va nous montrer l’Univers peu après le Big-Bang. Il a aussi détecté les nuages de gaz froids de notre galaxie à partir desquels se forment de nouvelles étoiles.

 

L’observatoire spatial européen Planck (illustration) Crédit : ESA/D. Ducros

Dans l’espace depuis 2009, l’observatoire de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) Planck a balayé l’intégralité de la voûte céleste 5 fois dans le domaine des micro-ondes. Son but premier : cartographier ce qu’on appelle le rayonnement fossile du Big-Bang, c’est-à-dire la première lumière émise 380.000 ans après la naissance de l’Univers et décalée dans les micro-ondes (pour plus de détails, voir cet article Enjoy Space).

Un «avant-plan» gênant, mais intéressant
L’instrument le plus sensible de Planck, le HFI (High Frequency Instrument conçu avec le CNES l’agence spatiale française), a cessé de fonctionner après 30 mois de travail, sa réserve en hélium 3 chargée de le refroidir étant épuisée (ce qui était prévu). Un autre instrument, le LFI (Low Frequency Instrument) va cependant encore récolter des données. Mais d’ores et déjà, la moisson de Planck s’avère des plus fertiles. Et pourtant, nous n’évoquons pas ici la fameuse lumière fossile issue des premiers temps de l’Univers et qui contraindra les modèles théoriques du Big-Bang. En effet, ces données sont «mélangées» à d’autres car le ciel regorge de sources en micro-ondes.

Le ciel en micro-ondes par Planck après un an d’observation. Les données seront affinées lorsque s’ajouteront celles acquises pendant 30 mois. Crédit : ESA/LFI & HFI Consortia

Pour mieux comprendre, imaginez-vous en train d’enregistrer une personne qui vous parle au sein d’une foule bavarde et qui de surcroît n’est pas proche de votre micro. Il vous faudra par la suite «extraire» les paroles souhaitées en éliminant un fort bruit parasite issu des autres conversations. C’est un peu ce qui arrive avec la carte du ciel en micro-ondes par Planck. Et en «avant-plan», il y a tout le rayonnement micro-ondes de notre propre galaxie. Donc pour accéder à l’état de l’Univers 380.000 ans après le Big-Bang, il convient d’éliminer ces données gênantes... Gênantes ? Pas tant que ça finalement ! Ce sont en fait de véritables «bonus» qui intéressent au plus haut point les astronomes.

Des soleils de demain à la matière noire
En effet, notre galaxie est tel un disque plat avec un bulbe central que nous voyons par la tranche. L’architecture générale est donc comprise, et l’on sait également que les nouvelles étoiles se forment à partir de vastes nuages froids principalement composés d’hydrogène. Le problème est que ces nuages restent très difficiles à détecter. Or, ceux-ci contiennent également un peu de monoxyde de carbone (CO, le même qui est très dangereux car, inodore, il peut asphyxier les gens sans qu’ils en aient conscience, notamment avec certains chauffages par combustion défaillants). Fort heureusement, Planck «voit» très bien le monoxyde de carbone dans le domaine des micro-ondes !

Le monoxyde de carbone dans notre galaxie (vue donc par la tranche) tel qu’observé par Planck. Le monoxyde de carbone indique aussi là où se trouvent les nuages froids d’hydrogène qui servent de «réservoirs» aux zones de formation d’étoiles. Crédit : ESA/Planck Collaboration

Et en balayant le ciel, il a ainsi dressé une véritable carte des nuages de monoxyde de carbone de notre galaxie, et du coup aussi des nuages d’hydrogène qui alimentent les pépinières où se forment les soleils de demain. Cette carte peut servir de base pour savoir où diriger des observations avec des radiotélescopes au sol qui ont un champ bien plus étroit afin de mieux saisir la dynamique qui amène notre galaxie à former des étoiles.
Planck a aussi détecté le «brouillard micro-ondes» de notre galaxie. Lui aussi est un «avant-plan» qu'il faudra éliminer pour accéder au portrait du rayonnement fossile. Et une fois de plus, cet «avant-plan» suscite l’intérêt des astronomes pour une raison toute simple : on ne connaît pas avec certitude son origine !

Le «brouillard micro-ondes» de notre galaxie (la barre noire est notre propre galaxie, exclue des données afin de faciliter l’analyse). Son origine exacte reste mystérieuse. Crédit : ESA/Planck Collaboration

Ce rayonnement semble provenir de la région centrale de notre galaxie tout en s’étendant au-delà, et présente la signature d’une émission synchrotron, c’est-à-dire la conséquence d’électrons accélérés à de fortes vitesses et qui passent dans des champs magnétiques. Quel phénomène est à l’origine de ces électrons accélérés ? Des supernovae (étoiles qui meurent en explosant), des vents galactiques ou même l'annihilation de particules de matière noire (matière qu’on ne voit pas mais dont on détecte les effets gravitationnels) ? Le mystère reste entier à ce jour. Toutefois ce bonus de Planck, à l’image des nuages froids à l’origine des futures étoiles, est à même de faire progresser notre quête incessante de compréhension.

Publié le 20 février 2012