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La mission Herschel :
une nouvelle fenêtre sur l'univers

Le télescope spatial Herschel doit son nom au physicien William Herschel qui découvrit l’infrarouge en 1800. Herschel est ainsi devenu le nom du plus grand télescope spatial pour l’astronomie dans l’infrarouge et le submillimétrique. Il a été lancé par Ariane 5 le 14 mai 2009 à 15h12 (heures de Paris). Le 14 juin, le télescope spatial Herschel, alors situé à plus d’un million de kilomètres de la Terre, a porté son premier regard sur la galaxie Messier 51. Herschel a ouvert une nouvelle fenêtre d'observation sur l'univers. Il s’attaque désormais aux mystères de la naissance des étoiles et de l’évolution de la vie des galaxies.

L’astronomie dans l’infrarouge submm

L’astronomie dans l’infrarouge lointain et submillimétrique est une science encore jeune.  En 30 ans, les astronomes infrarougistes ont dévoilé des dizaines de milliers de nouvelles galaxies, et ont découvert que de la vapeur d’eau était présente dans les nuages gazeux de notre galaxie. Beaucoup de découvertes attendent encore les scientifiques. D’autres systèmes solaires en cours de formation ou des processus physiques conduisant à la naissance des étoiles et des galaxies sont étudiés dans les meilleures conditions par les télescopes infrarouges dans l’espace, sans les restrictions imposées par l’atmosphère terrestre. C’est pourquoi l’Agence Spatiale Européenne a décidé de construire l’observatoire spatial Herschel. Le CEA et le CNRS/INSU avec l’aide du CNES participent à cette aventure en réalisant de l’instrumentation et en proposant d’ambitieux programmes d’observation.

Dévoiler les mondes jeunes et enfouis de l’Univers

Comment les galaxies se forment-elles et évoluent-elle dans la jeunesse de l’Univers ? Comment les étoiles se forment-elles et évoluent-elle en relation avec le milieu interstellaire des galaxies ? Dans les phases précoces de leur formation et de leur vie, les étoiles et les planètes sont dissimulées à l’intérieur ou derrière des nuages de gaz et de poussière qui sont à l’origine de leur constitution. Les noyaux des galaxies sont aussi masqués par ces nuages de poussière. Les grains de poussière ont des tailles comparables à la longueur d’onde de la lumière visible, soit quelques centaines de nanomètres à quelques micromètres. Ils sont de très bons absorbeurs et diffuseurs de cette lumière. Chauffés par leur environnement, ces grains émettent leur propre énergie dans l’infrarouge. La lumière infrarouge étant moins affectée par ces effets, cette lumière a la possibilité de s’échapper de l’intérieur du nuage où l’objet céleste lumineux est dissimulé. Observer dans l’infrarouge revient à sonder ces nuages de poussière.

Le recyclage de la matière

Herschel étudie également la chimie du milieu interstellaire des galaxies, des comètes et du système solaire. Comment la matière des galaxies est-elle recyclée ? Herschel observe cette interaction entre atomes, molécules et poussières à différentes échelles dans les galaxies proches, et dans le milieu interstellaire et à proximité des étoiles de notre galaxie. Quelle est l'origine des molécules essentielles à la vie telles que les acides aminés observés dans les météorites du Système Solaire? Grâce à Herschel, il est possible d'étudier les signatures de nombreuses espèces chimiques, et ainsi déterminer la composition de l'environnement d'embryons stellaires à différents stades d'évolution, ce qui permettra de mieux comprendre l'évolution chimiques des régions de formation stellaire, en particulier celles de type solaire.

Le plus grand télescope spatial

Herschel possède le plus grand miroir construit à ce jour pour l’astronomie spatiale. Le dispositif du télescope spatial Herschel est composé d’un miroir primaire de 3,5 m de diamètre et d’un miroir secondaire. C’est un télescope de type Cassegrain. Herschel, en tant que satellite, mesure 7,5 m de haut pour une section de 4x4 m. Il pèse 3.3 tonnes. Trois instruments sont embarqués à son bord, HIFI, un spectromètre à haute résolution dédiée l’étude de la chimie de l’Univers, PACS, une caméra de bolomètres pour cartographier l’émission infrarouge des grains de poussière et SPIRE, qui remplit les mêmes fonctions que PACS mais à de plus grandes longueurs d’onde, dans l’infrarouge submillimétrique.

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À GAUCHE - Le télescope spatial Herschel et son miroir de 3,5 m. Le miroir collecte la lumière, qui est ensuite réfléchie par sa surface aluminisée sur un second miroir. Ce second miroir est maintenu par 4 pieds ; il renvoie la lumière dans l’ouverture circulaire au centre du grand miroir. La lumière termine son voyage sur les détecteurs.
CENTRE - Vue du cryostat au sein d’Herschel. Le cryostat est une bombonne de 2500 litres d’Hélium liquide qui permettra de refroidir les instruments jusqu’à -271°C.
À DROITE
- Les 3 instruments PACS, SPIRE, HIFI d’Herschel sont situés sur la partie supérieure du cryostat. L’ouverture au-dessus du cryostat correspond à celle vue au centre du miroir. C’est par cette ouverture que la lumière collectée tombe sur les détecteurs.
Crédit : ESA

Podcasts - Ciel & Espace

  • Du thermomètre de Sir William Herschel au télescope Spatial Herschel.
    [22:39] Marc Sauvage et Vincent Minier
  • Les coulisses de l’expérience spatiale Herschel.
    [23:01] Marc Sauvage et Vincent Minier
  • Herschel en bref

    Concept ESA
    60-670 µm
      Miroir primaire : 3,5 m
      Instruments : PACS, SPIRE, HIFI
    3 tonnes
    7.5mx4mx4m
    Ariane 5
    Orbite : L2 à 1,5 millions de km
      Opération : observatoire
    Vie de la mission 3 ans

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