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Nouvelles scientifiques

 

Paris, le 17 avril 2009

 

Premiers résultats du ballon Blast : un sondage extragalactique révèle la moitié de la lumière des étoiles dans l’Univers

 

Après deux années d’observations du télescope Blast, les équipes de la collaboration Blast, dans laquelle est impliqué l’IN2P3/CNRS(1), ont pu étudier les galaxies remplies de poussières interstellaires qui cachent environ la moitié de la lumière cosmique. Ces résultats, qui ont fait l’objet d’une publication dans la revue Nature, fournissent de nouvelles contraintes cosmologiques sur l’abondance et la brillance des galaxies à sursaut de formation d’étoiles.

 

À la fin des années 90, des galaxies ultra-lumineuses ont été découvertes dans le domaine de longueur d’onde infrarouge formant des centaines de fois plus d’étoiles que les galaxies proches. Ces galaxies lointaines à sursaut de formation d’étoiles, situées entre 7 et 10 milliards d’années-lumière, sont selon toute vraisemblance responsables du fond de rayonnement infrarouge découvert grâce au satellite Cobe. Depuis ces premières mesures, plusieurs expériences à plus haute résolution ont essayé de détecter les galaxies individuelles produisant ce fond de radiation.

L’étude de Blast a confronté le sondage du ciel à des longueurs d’ondes inférieures à 1 millimètre avec des observations à des longueurs d’ondes beaucoup plus petites dans le domaine infrarouge du satellite Spitzer. Les résultats ont confirmé que toute la lumière du fond infrarouge cosmique provient de galaxies individuelles très distantes, et répondent ainsi essentiellement à la question vielle d’une décennie sur l’origine du fond de rayonnement.

La formation des étoiles prend place dans des nuages composés de gaz d’hydrogène ainsi que d’une petite quantité de poussière. La poussière absorbe la lumière provenant des étoiles jeunes et chaudes, chauffant le gaz à approximativement 30 degrés au-dessus du zéro absolu (30 Kelvins). La lumière est réémise à des longueurs d’onde infrarouge et submillimétriques, beaucoup plus courtes.
Ainsi, environ 50 pourcent de l’énergie de la lumière dans l’Univers se situe dans l’infrarouge et provient des galaxies jeunes en formation.
En conséquence, dans l'Univers, autant d’énergie est rayonnée dans le fond infrarouge que dans la lumière optique émise par les étoiles et les galaxies.

Le sondage des galaxies par Blast, réalisé aux longueurs d’ondes de 0,25, 0,35 et 0,5 millimètres, fournit de nouvelles contraintes cosmologiques sur l’abondance et la brillance des galaxies à sursaut de formation d’étoiles. L’équipe Blast a choisi de cartographier une région particulière du ciel appelée Goods-S (acronyme anglais de Great observatories origins deep survey – South) qui a été étudiée à d’autres longueur d’ondes par les satellites de la Nasa : Hubble, Spitzer et Chandra. La comparaison des cartes submillimétriques avec quelques-unes des données actuelles les plus précises a permis de contraindre les propriétés cachées des galaxies à sursaut de formation d’étoile.

Blast a aussi permis d’étudier les différentes étapes de formation des étoiles dans notre galaxie. La collaboration a rendu publique une étude du plus grand sondage des premières étapes de la formation d’étoiles, soumise à The Astrophysical Journal. L’étude a montré l’existence d’une grande population de nuages de gaz et poussière froids, une large fraction d’entre eux étant refroidis à moins de -260 C. Ces nuages froids, qui subsistent pendant plusieurs millions d’années, sont le berceau des étoiles.

L’étude a été financée par la Nasa, la NSFOPP (National science foundation office of polar programs), l’Agence spatiale canadienne, la NSERC (Natural sciences and engineering research Council of Canada), et la UKSTFC (UK science and technology facilities Council), et a été assisté de Benjamin Magnelli, et des base de données Simbad et Nasa/Ipac, du "Columbia scientific balloon facility", Ken Borek Air Ltd., et des montagnards de McMurdo Station, Antarctique.

 

Blast

Télescope embarqué dans un ballon observant dans le domaine sub-millimétrique, Blast est un instrument comprenant un miroir primaire de deux mètres ainsi qu’une caméra constituée de quelques centaines de "bolomètres", détecteurs très sensibles refroidis à la température de 0,3 degrés au-dessus du zero absolu. En observant dans trois bandes de longueur d’ondes, Blast peut déterminer le spectre de la lumière submillimétrique provenant des galaxies distantes. Cette mesure donne accès à la température de chaque galaxie et à une estimation de leur taux de formation d’étoiles. Le premier sondage de l’Univers à grande échelle avec une telle précision à ces longueurs d’onde, a nécessité de faire voler le télescope suspendu à un ballon à haute altitude, au-dessus de 99,7 pourcent de l’atmosphère terrestre.
Les chercheurs ont mesuré des galaxies à l’époque où l’Univers avait un quart de son âge actuel.
Durant 11 jours de vol du ballon, le nombre total de galaxies submillimétriques détectées pendant 10 ans d’observations au sol a été multiplié par 10. Ces données sont analysées pour obtenir une meilleure compréhension de l’histoire de l’évolution des galaxies remplies de poussières et sur leur relation avec les autres galaxies et les fluctuations à grandes échelles dans l’Univers. Ces résultats fournissent aussi des catalogues de sources submillimétriques ultra-lumineuses. En comparant les mesures avec celles obtenues par d’autres télescopes à d’autres longueurs d’onde, les astrophysiciens peuvent apprendre davantage sur la formation des galaxies et l’évolution de l’Univers lointain.

 

(1) Via le laboratoire Astroparticule et Cosmologie – APC (CNRS / Université Paris 7 Denis Diderot / CEA / Observatoire de Paris).
L’étude a été conduite par des chercheurs de l’Université de Pennsylvanie (USA), de l’Université de Cardiff (UK), de l'Instituto nacional de astrofisica optica y electronica (Mexique), du Jet Propulsion Laboratory, de l’Université de Colombie Britanique (Canada), de l’Université de Toronto (Canada), de l’Université de Miami (USA), de l’Université de Puerto Rico, du Laboratoire APC (CNRS / Université Paris 7 Denis Diderot / CEA / Observatoire de Paris), de l’Université Brown (USA).

 

Pour en savoir plus

 

Contact chercheur

  • Guillaume Patanchon, Tél : 01 57 27 60 87
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