Herschel, regarder là où naissent les étoiles

L’intégration de Herschel, l’observatoire spatial européen dans l’infrarouge lointain, se termine. Les trois instruments scientifiques ont été intégrés au module charge utile dans les locaux d’Astrium à Friedrichshafen. Auparavant, le module charge utile a été couplé au module de service, constituant ainsi la quasi-totalité du satellite Herschel. Ces activités seront suivies d’une intensive campagne d’essais de fonctionnement et de compatibilité. Au mois de novembre 2007, le satellite sera transféré à l’ESTEC, le Centre de recherche et d’essais de l’Agence spatiale européenne (ESA) à Noordwijk, aux Pays-Bas, pour y subir ses tests de recette. Il devrait être lancé le 31 juillet 2008 depuis Kourou, en Guyane, à bord d’un lanceur Ariane 5 ECA, en même temps que Planck.

Grâce à Herschel, les astronomes seront en mesure d’observer des zones de l’univers situées à des milliards d’années lumière, et de scruter ainsi les zones où naissent les étoiles. Herschel permettra aux astronomes d’examiner l’évolution des étoiles et des galaxies dans le spectre infrarouge avec une résolution sans précédent. Astrium a développé, assemblé et testé, pour le compte de l’ESA, l’élément central du satellite, à savoir le module charge utile et son cryostat à hélium. Equipé d’un miroir en carbure de silicium (SiC) de 3,5 m de diamètre fabriqué par Astrium à Toulouse, Herschel sera le plus grand télescope spatial d’imagerie jamais fabriqué.

Herschel sera capable de détecter les plus infimes émissions de chaleur dégagées par les étoiles et les galaxies. Afin que les instruments sensibles ne soient pas « éblouis » par les rayonnements thermiques générés au cours de la mission du satellite, leurs capteurs devront être refroidis à -273 °C (soit environ 0,3 degrés au-dessus du zéro absolu) à l’intérieur du cryostat (réservoir cryogénique). Cette température très basse sera atteinte par l’utilisation de 2300 litres d’hélium superfluide à 271°C, complétée par une phase de refroidissement supplémentaire à l’intérieur du plan focal. La durée d’utilisation du cryostat sera d’au moins trois ans et demi dans l’espace.

Les dimensions d’Herschel sont impressionnantes : 7,5 m de haut pour un diamètre de 4,5 m. D’une masse au lancement de 3,35 tonnes, il sera équipé de trois instruments de grande sensibilité, comprenant des caméras, des photomètres et des spectromètres, situés dans le plan focal et fonctionnant dans l’infrarouge lointain et le submillimétrique.

Dans le domaine spectral de l’infrarouge, l’univers apparaît aux astronomes de façon complètement différente du domaine de la lumière visible. Herschel sera donc un outil avec des champs d’application quasi illimités. L’un de ses principaux domaines de recherche sera l’évolution stellaire et notamment l’étude de la naissance et de la mort des étoiles. De gigantesques nuages froids de gaz et de poussière sont disséminés tout au long de la Voie Lactée. Dans des conditions spécifiques et sous l’influence des forces gravitationnelles, des zones situées au cœur de ces nuages s’effondrent de plus en plus pour former de nouvelles étoiles. C’est ainsi qu’a été créé notre soleil. Dès que les étoiles commencent à briller avec éclat, elles débarrassent leur environnement de la poussière résiduelle et deviennent visibles depuis de grandes distances.

Dans le domaine de la lumière visible, il est impossible d’observer ces toutes premières phases de la naissance d’une étoile, étant donné que ce phénomène se produit à l’intérieur de ces nuages froids. Les émissions de ces nuages froids étant dans l’infrarouge, elles rendent, en revanche, cette observation possible et offrent un nouveau point de vue sur la formation des étoiles et les systèmes planétaires associés.

Un deuxième axe central de recherche concerne la genèse et l’évolution des galaxies. Les astronomes ont découvert que, dans certaines jeunes galaxies qui se sont formées quelques milliards d’années après le Big Bang, il y a jusqu’à cent fois plus d’étoiles que dans notre galaxie. Les étoiles naissantes et brûlantes ont réchauffé la poussière qui les entoure à des températures extrêmes, émettant des rayonnements de chaleur intenses dans le domaine infrarouge.

Ces jeunes galaxies se trouvent à des milliards d’années lumière de distance. A cause de l’expansion de l’Univers, leur lumière est déplacée vers de plus grandes longueurs d’ondes. Les astronomes dénomment ce phénomène « décalage vers le rouge d’origine cosmologique ». Ainsi, les rayonnements infrarouges émis par la poussière à, disons, 100 microns, pourraient nous parvenir à une longueur d’onde de plus du double. Herschel sera le tout premier télescope spatial à présenter une sensibilité dans ce domaine, inaccessible depuis la Terre en raison du pouvoir absorbant de l’atmosphère.

Astrium est une filiale d’EADS dédiée aux systèmes et services spatiaux civils et militaires. En 2006, Astrium a réalisé un chiffre d’affaires de 3,2 milliards d’euros avec 12 000 employés en France, en Allemagne, au Royaume-Uni, en Espagne et aux Pays-Bas. Ses trois principaux domaines d’activité s’articulent autour des divisions Astrium Space Transportation pour les lanceurs et les infrastructures orbitales, Astrium Satellites pour les satellites et les systèmes sol, et de sa filiale à 100 % Astrium Services pour le développement et la fourniture des services satellitaires.

EADS est un leader mondial de l’aérospatial, de la défense et des services associés. En 2006, EADS a enregistré un chiffre d’affaires de 39,4 milliards d’euros avec un effectif de plus de 116 000 personnes.

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