Les vieilles sondes Voyager révèlent les raies Lyman alpha de la Voie lactée

Les vieilles sondes Voyager révèlent les raies Lyman alpha de la Voie lactée



Une vue d'artiste des frontières du Système solaire et des sondes Voyager 1 et 2 qui s'en approchent. © Nasa
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Lancées en 1977, les sondes Voyager naviguent désormais à plus de 13 milliards de kilomètres de la Terre. Elles ont mesuré ce que nul télescope n’avait encore fait jusqu’à présent : les raies d’émission Lyman alpha des jeunes étoiles de la Voie lactée, qui, près de la Terre, sont noyées dans celles causées par le Soleil.

En astronomie, chaque nouvelle fenêtre d’observation, c'est-à-dire l'exploitation d'une bande spectrale jusque-là inutilisée, conduit immanquablement à de nouvelles découvertes. Ce que l’astrophysique moderne a peut-être de plus remarquable est une vertigineuse unification de l’infiniment petit à l’infiniment grand. On ne peut pas ignorer le monde quantique des atomes et des particules élémentaires si l’on veut déchiffrer la naissance et la mort des étoiles ainsi que la structure et l’évolution des galaxies. Il faut par exemple étudier la raie à 21 cm de l’hydrogène ou les fôrets Lyman alpha.

On sait depuis longtemps que les géantes bleues, de jeunes étoiles, rayonnent copieusement dans l’ultraviolet (UV) et les astronomes ont appris à observer ce rayonnement. Toutefois, une partie de la bande spectrale UV n’est observable que dans l’espace car elle est bloquée par l’atmosphère terrestre. Des télescopes spatiaux, comme Swift, sont donc nécessaires pour explorer ce domaine. Cependant, des difficultés persistent pour observer les raies d’émission de l’hydrogène dans l’ultraviolet lorsqu'elles proviennent de notre Voie lactée.

Paradoxalement, en effet, les fôrets Lyman alpha des galaxies lointaines sont, elles, facilement observables car le décalage spectral cosmologique vers le rouge (dû à l'expansion de l'univers) ramène ces émissions dans le domaine spectral détectable depuis le sol de la Terre. En revanche, le signal en provenance des jeunes étoiles de la Voie lactée nous parvient toujours en UV. Mais, à proximité de la Terre, il est brouillé par le propre rayonnement du Soleil excitant les atomes d’hydrogène interstellaire baignant le Système solaire, ce qui produit un intense rayonnement UV diffus, justement de type Lyman alpha.



Extrait du documentaire Du Big bang au Vivant (ECP Productions, 2010), Jean-Pierre Luminet évoque les dimensions du Système solaire. Pour en savoir plus, visitez www.dubigbangauvivant.com © ECP Productions/YouTube


Un peu de hasard dans cette découverte

Comme le montre un article publié dans Science, cet aveuglement peut disparaître grâce aux antiques sondes Voyager. Une équipe internationale, dirigée par Rosine Lallement, de l’Observatoire de Paris, vient en effet de montrer que là où se trouvent les sondes Voyager, et parce que le fond Lyman alpha est devenu vingt fois moins intense que près de l’orbite de la Terre, il est possible de voir enfin les émissions Lyman alpha propres de la Voie lactée.

Parmi les données de ces sondes, les chercheurs étaient occupés à étudier ce fond lié à notre Système solaire lorsqu’ils ont remarqué un petit excès de rayonnement d’environ 10 % dans la direction de la Voie lactée. De minutieuses analyses ont par la suite montré qu’il ne pouvait pas s’agir de fluctuations aléatoires de ce bruit de fond Lyman alpha mais que les sondes Voyager détectaient bel et bien les raies d’émissions UV de jeunes étoiles dans la Galaxie.



Voyager-1 aux confins du système solaire par CNES
Voyager 1 parvient aux limites de l'influence du Soleil, donc à la frontière du Système solaire. « En fait il y a trois frontières » nous explique Francis Rocard. © Cnes, Daily Motion


Une clé pour comprendre les galaxies primordiales

Ces observations sont importantes car elles vont permettre de tester les modèles décrivant les émissions UV de jeunes étoiles de notre galaxie en comparant avec les informations obtenues à d’autres longueurs d’onde. En effet, on connaît bien les sources locales et le contenu en gaz et poussières de notre galaxie et, extrapolée dans le domaine UV, cette connaissance permet d'interpréter les mesures du rayonnement Lyman alpha des galaxies de l'univers primordial et de les traduire en taux de formation stellaire. Les observations des sondes Voyager devraient à terme permettre de faire reposer ces interprétations sur des bases plus fermes et donc de consolider les fondements de la cosmologie.

Malheureusement, les réserves d'énergie de ces deux sondes lancées il y a trente-quatre ans sont aujourd'hui trop faibles pour qu'on puisse se permettre de faire fonctionner leurs spectromètres ultraviolet, désormais éteints. Les chercheurs vont donc devoir se contenter des données déjà enregistrées. La Nasa prévoit cependant que les sondes vont encore pouvoir communiquer des informations jusque vers 2020.

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences


SOURCE : futura-sciences.com