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    Étudier la poussière interstellaire d'un ballon

    Crédit :CEA

    En quelques jours seulement, l'expérience pilote d'astrophysique sera lancée sous un ballon stratosphérique depuis Alice Springs, dans le centre de l'Australie. Son objectif est d'observer l'émission polarisée de particules de poussière présentes dans le milieu interstellaire de notre galaxie et des galaxies voisines. Avec une masse approchant une tonne métrique, Pilot utilise les plus gros ballons jamais lancés par le CNES, l'agence spatiale nationale française. L'expérience a été développée par l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (CNRS/CNES/Université Paul Sabatier), l'Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS/Université Paris-Sud), et l'Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers (CEA-Irfu). Le premier vol pilote a été lancé depuis le Canada en septembre 2015; le prochain vol sera donc son premier vol dans le ciel de l'hémisphère sud, qui contient plus de caractéristiques d'intérêt pour Pilot que l'hémisphère nord.

    L'émission de particules de poussière dans le milieu interstellaire de notre galaxie et des galaxies voisines est légèrement polarisée, car les particules sont allongées et alignées avec le champ magnétique qui règne dans le milieu interstellaire. Les mesures obtenues par Pilot aideront les scientifiques à comprendre la nature des particules de poussière et pourquoi elles sont alignées de cette manière. Les mesures seront également utilisées pour cartographier la géométrie du champ magnétique, qui joue un rôle important dans la contraction du gaz dans le milieu interstellaire, un phénomène qui conduit à la formation de nouvelles étoiles.

    Cette émission est également un obstacle pour les expériences qui cherchent à mesurer avec précision la polarisation du fond diffus cosmologique, et les mesures de Pilot nous éclaireront davantage, et ainsi améliorer l'interprétation des résultats obtenus avec ce type d'expérience.

    L'expérience pilote observera cette émission dans l'infrarouge lointain. Il est équipé de 2, 048 détecteurs individuels, refroidi à une température de 300 millikelvin, c'est-à-dire proche du zéro absolu. La polarisation est mesurée à l'aide d'une lame rotative et d'un polariseur qui sépare deux polarisations orthogonales sur les deux plans focaux de l'expérience. Outre le miroir primaire du télescope, toute l'optique est maintenue à une température cryogénique (2 kelvins ou -271°C) à l'intérieur d'un cryostat, refroidi à l'hélium liquide, pour limiter les propres émissions de l'instrument.

    L'expérience a été conçue et réalisée par des scientifiques et ingénieurs CNRS de l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (CNRS/CNES/Université Paul Sabatier) et de l'IAS (CNRS/Université Paris-Sud), avec des contributions majeures de la Division Ballon du CNES à Toulouse, l'ESA, le CEA (Saclay), qui a développé le plan focal et son électronique, Université La Sapienza à Rome (Italie), et l'Université de Cardiff (Royaume-Uni). L'ensemble du projet est soutenu par les laboratoires du CNRS et le financement du CNES.

    Dans quelques jours, Pilot sera lancé par le CNES dans le cadre d'une campagne comprenant trois vols avec différentes gondoles depuis Alice Springs, en Australie centrale. Le pilote pèse près d'une tonne et devra grimper à près de 40 km d'altitude. Elle nécessite donc l'utilisation d'un ballon stratosphérique ouvert, environ 100 m de diamètre (le plus grand ballon ouvert jamais lancé par le CNES), et une chaîne de charge utile aussi haute que la Tour Eiffel.

    Le vol aura lieu lors de l'une des deux inversions annuelles des vents stratosphériques, ce qui est un préalable à tout espoir d'effectuer des observations de plus de 30 heures à l'altitude plafond. Bien que Pilot ait déjà été lancé dans le passé - son premier vol était du Canada en septembre 2015 - ce nouveau vol sera dans l'hémisphère sud, offrant ainsi l'occasion d'observer des sources astrophysiques exceptionnelles, comme les Nuages ​​de Magellan, galaxies satellites de notre propre galaxie, ou régions intérieures de la Voie lactée, qu'on ne peut pas observer depuis l'hémisphère nord.


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