C'est la première fois que cette région unique de La Voie Lactée est observée en utilisant la polarisation des signaux, émis dans l'infrarouge lointain, par les poussières interstellaires. Ce domaine spectral a été choisi car l’émission de la poussière y est la plus intense.
PILOT (Instrument Polarisé pour l'observation à grande Longueur d'Onde du milieu interstellaire Ténu) est une expérience permettant de réaliser des observations astronomiques à 240 microns. À cette longueur d'onde, le rayonnement venant de l’espace est complètement bloqué par l'atmosphère terrestre. Pour se placer au-dessus de l'atmosphère, une nacelle d'une tonne contenant l'instrument scientifique est amenée à 40 km d'altitude par le plus grand ballon stratosphérique opéré par le Cnes.
Carte d’intensité et de polarisation de la zone centrale moléculaire de notre galaxie. L’image colorée montre l’intensité de l’émission infrarouge submillimétrique (240µm) dans cette zone, dans un champ de 4°x2°. Les stries superposées à l’image colorée indiquent l’orientation du champ magnétique telle que mesurée par PILOT grâce à l’émission polarisée des poussières.
À 240µm, l’émission venant de l’espace est essentiellement due au rayonnement thermique de petits grains de poussières. L’expérience PILOT est spécifiquement conçue pour mesurer la polarisation de ce rayonnement. Cette polarisation est due au fait que les particules de poussières interstellaires sont partiellement alignées avec le champ magnétique.
La carte présentée a été obtenue lors du deuxième vol, qui a eu lieu en Australie en avril 2017. Ce vol, qui fait suite à un premier réalisé au Canada en 2015, s’est concentré sur les cibles qui ne sont visibles que depuis l’hémisphère Sud, dont la zone moléculaire centrale de la Voie lactée. Cette région est exceptionnellement riche en gaz dense et en poussière : l’émission infrarouge de cette région est donc très intense.
Mais le niveau de polarisation de ce signal est faible en raison du champ magnétique qui est enchevêtré.
Anna Mangilli, astrophysicienne à l'IRAP, précise que la direction de polarisation observée par PILOT, dans cette région, indique que le champ magnétique est essentiellement aligné avec le plan galactique, ce qui est cohérent avec les mesures faites à plus basse fréquence par le satellite Planck. La première image de cette zone démontre que l’instrument fonctionne correctement. Elle montre de plus que la réponse des détecteurs peut être contrôlée avec l’extrême précision requise pour des mesures de polarisation.
Les mesures en cours d’analyse approfondie vont fournir une meilleure vision de la structure du champ magnétique dans la zone centrale moléculaire. Avec les données obtenues, l’équipe scientifique PILOT va étudier la géométrie du champ magnétique, la composition et la taille des grains de poussière, le rôle du champ magnétique dans la régulation des flux de gaz dans les galaxies, et les processus physiques responsables de l’alignement des grains de poussière dans le champ magnétique.
Un troisième vol PILOT est souhaité, dès que possible, par les scientifiques du projet, pour pouvoir réaliser, dans l’hémisphère Nord, une nouvelle observation à haute résolution des zones et cibles astrophysiques accessibles dans cette partie du ciel. L’analyse de l’ensemble des mesures contribuera à la quête des modes B de la polarisation du Fond Diffus Cosmologique, aujourd'hui limitée par notre compréhension des émission polarisées d'avant-plan, dues notamment aux poussières interstellaires. C’est un des Graal ardemment recherché depuis quelques années par les scientifiques pour mieux comprendre l’Univers et son histoire.
Contacts
- Anna Mangilli, astrophysicienne à l'IRAP, anna.mangilli at irap.omp.eu
- Olivier La Marle, responsable du programme Astronomie/Astrophysique au CNES, olivier.lamarle at cnes.fr
