29/04/2014

Les Autres Télescopes Spatiaux...

Il n'y a pas que Hubble... Le télescope spatial Hubble est sûrement le plus emblématique des télescopes spatiaux, lui qui permet d'imager les profondeurs de l'Univers dans le visible et le proche Ultra-Violet avec une résolution époustouflante. Mais il  existe de nombreux autres télescopes spatiaux fournissant des données passionnantes aux astrophysiciens du monde entier, dont nous parlons souvent ici.


A l'heure où, après 24 ans de services, Hubble vit ces dernières années en orbite, faisons donc un tour au pays des télescopes spatiaux en activité ou dont les données sont encore exploitées... Ces grands instruments sont pour la plupart spécialisés dans une famille d'observations, une plage de longueurs d'ondes, des ondes radio aux rayons gamma.

Ondes Radio
Il existe très peu de télescopes spatiaux dédiés aux ondes radios. On peut citer les suivants :

- Spektr R (Astro Space Center, Lebedev Physics Institute, Russie)

Radiotélescope spatial russe développé par l'Institut de physique Lebedev, il a été lancé le 18 juillet 2011. Spektr R est placé sur une orbite fortement elliptique de 10 000 km × 390 000 km avec une période de 9,5 jours. Il a la particularité d'être muni d'une antenne géante de 10 mètres de diamètre.

Il doit être utilisé avec des radiotélescopes terrestres pour réaliser de l'interférométrie à très longue base.







- Planck (ESA)

Planck a cessé ses prises de données en octobre 2013 faute d'hélium-3 pour refroidir ces détecteurs, mais ses données sont toujours en cours de dépouillement après une première fournée de très beaux résultats sur le fond diffus cosmologique (CMB) l'année dernière. Planck détecte les ondes radio de type micro-ondes de la première lumière de l'Univers, dont le spectre thermique vaut 2,73 degrés Kelvin. Il scanne le ciel entier de manière à fournir une cartographie complète des fluctuations de température minuscules qui existent dans le fond diffus. Il permet également de déterminer les caractéristiques détaillées de ce rayonnement primordial, comme par exemple sa polarisation.


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Ondes submillimétriques et Infra-Rouge

- Hershel (ESA)

Hershel est le plus grand télescope dédié à l'infra-rouge jamais construit, il est muni d'un miroir de 3,5 m de diamètre. Sa mission de 4 ans s'est terminée en avril 2013, mais ces nombreuses données sont encore exploitées aujourd'hui. 
Son objectif était de fournir des observations dans les domaines de l’infrarouge lointain et du submillimétrique (longueurs d'ondes comprises entre 55 à 672 µm) pour étudier des phénomènes astrophysiques comme la formation des étoiles, la naissance et l'évolution des galaxies ainsi que la chimie du milieu interstellaire.
Il a été lancé en 2009 en même temps que le satellite Planck par Ariane. Sa position est particulière car il est situé au point de Lagrange L2, un des points d'équilibre gravitationnels dans le système Soleil-Terre. Hershel suit donc la Terre dans sa révolution autour du Soleil.



- Spitzer (NASA)

Spitzer Space Telescope (SST) est un des grands programmes de la NASA. Il a été lancé en 2003 pour imager l'Univers uniquement en infra-rouge. Ce télescope doit son nom au fameux astronome américain Lyman Spitzer, qui fut l'un des premiers à démontrer, dès 1946, quel serait l'intérêt d'envoyer un télescope en orbite. Spitzer est en orbite non pas autour de la Terre, mais autour du Soleil.
Une grande partie de ces instruments n'est plus exploitable depuis 2009 depuis qu'il a consommé la totalité de son hélium liquide servant à refroidir le système de détection. Mais une seconde famille d'instruments fonctionne toujours à un peu plus haute température et Spitzer continue de fournir des données très intéressantes sur les phénomènes comme la naissance des étoiles, des exoplanètes de type "jupiters chauds", les nuages de gaz et de poussières, et même des informations nouvelles sur les anneaux de Saturne...



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Visible

- Hubble (NASA/ESA)

On ne présente plus ce magnifique instrument exploité conjointement par les agences américaines et européennes, et qui a révolutionné l'astrophysique. Il vient de fêter son 24ème anniversaire en orbite et fonctionne toujours merveilleusement. Il faut dire qu'il a subi plusieurs interventions in situ, la dernière ayant eu lieu en 2009 (sans compter celle de Sandra Bullock). Il devrait tenir le coup encore quatre ans, en attendant l'arrivée prévue de son successeur, le James Webb Telescope, en 2018.
Son programme le plus marquant est peut-être le Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS). L'objectif de CANDELS est d'explorer l'évolution galactique dans l'Univers très jeune, en observant les premières graines des grandes structures galactiques à plus de 13 milliards d'années lumière...



- Kepler (NASA)


Le télescope Kepler a lui aussi révolutionné son petit monde. Spécialisé dans la détection de très faibles variations de luminosité d'étoiles, son objectif était de détecter des exoplanètes. Depuis son lancement en mars 2009, le nombre d'exoplanètes détectées par Kepler se monte à pas moins de 961 planètes confirmées et 2903 candidates en attente de confirmation (chiffres datant de février 2014). 
Sa mission initiale s'est brutalement interrompue le 11 mai 2013 suite à la défaillance de l'une de ses roues gyroscopiques, l'empêchant dorénavant de se positionner avec précision. Mais il pourrait encore être exploité sous une forme dégradée.










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Ultra-Violet

- GALEX (NASA)


GALEX est un télescope assez modeste, de 50 cm de diamètre avec une longueur focale de 3 mètres. Il a la particularité d'avoir été lancé (en 2008) par une minifusée Pegasus larguée par un avion. Sa mission a pris fin le 28 juin 2013. 
Comme son nom l'indique, Galaxy Evolution Explorer était dédié à l'étude de l'évolution des galaxies, et notamment comment elles se forment et comment elles produisent leurs étoiles. Ses données son encore en cours d'exploitation. Il explorait le ciel sur une plage de longueurs d'ondes comprises entre 0,13 et 0,28 µm. 









- HISAKI (JAXA)


Le système solaire a lui aussi droit à être observé de près par des télescopes en orbite, dont ce HISAKI, mis en orbite en septembre dernier. Sa mission de courte durée (de l'ordre de 1 an initialement) a pour objectif d'étudier les atmosphères des planètes de notre système, ainsi que leurs magnétosphères. Ce petit télescope de 350 kg 100% japonais travaille en ultra-violet lointain (jusqu'à des photons d'une dizaine de nanomètres de longueur d'onde, soit une centaine d'électron-volts).





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Rayons X

Les télescopes spécialisés dans les rayons X foisonneraient presque au-dessus de nos têtes, sans doute parce que les rayons X ont un peu de mal à être détectés à travers l'atmosphère terrestre... 

- CHANDRA (NASA)


L' "observatoire à rayons X", comme les américains l'appellent, va bientôt fêter son 15ème anniversaire en orbite. Chandra est non seulement un phénomène de longévité, mais aussi un instrument à l'efficacité redoutable. Ce télescope doit son nom au célèbre astrophysicien indien Subrahmanyan Chandrasekhar, disparu en 1995.
Il permet de produire des images des zones d'émissions de rayons X, avec une forte prédilection pour les trous noirs de toutes les tailles. Chandra explore l'Univers dans ses lieux les plus violents et a permis de très nombreuses découvertes, petites ou plus grandes. Voir par exemple cette très belle observation de résidu de supernova :
 http://drericsimon.blogspot.fr/2013/06/supernova-g1.9-0.3-remnant-chandra.html
ou encore cette observation d'un pulsar très anormal:
 http://drericsimon.blogspot.fr/2014/02/le-pulsar-vagabond-ultra-rapide.html



- XMM NEWTON (ESA)


XMM Newton est un peu la réponse européenne à Chandra. Seulement plus jeune de quelques mois, il a été mis en orbite en décembre 1999, juste avant le bug qui n'eut jamais lieu... Il est parfaitement complémentaire, (pour ne pas dire redondant) de Chandra. XMM signifie X-ray Multi-Mirror. Il a un air de ressemblance avec son cousin américain. La technologie pour détecter les rayons X est effectivement semblable, utilisant une série de miroirs cylindriques sur lesquels les rayons X sont diffusés en incidence rasante. Ces télescopes doivent ainsi être très longs.
Il arrive que certaines études nécessitant des observations en rayons X exploitent à la fois des données de Chandra et des données de XMM-Newton.

Voir par exemple ce résultat obtenu grâce à XMM-Newton : http://drericsimon.blogspot.fr/2014/03/cet-etonnant-trou-noir-le-plus-lointain.html



- NuSTAR (NASA)


En anticipation de la fin de vie prévisible de Chandra, la relève a été mise en route sous la forme de ce très long NuStar, qui a été déployé en 2012. J'en avais parlé au moment de sa mise en orbite. NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) est exclusivement dédié à l’observation des rayons X dits « durs », c’est-à-dire relativement énergétiques, qui sont produits principalement en périphérie des trous noirs supermassifs.
NuSTAR s’intéresse aux rayons X ayant une énergie comprise entre 5 keV et 80 keV, c’est-à-dire dans la plage encore inconnue, située entre ce qu’observe le télescope Chandra  et ce que détecte le télescope Fermi (rayons gamma).


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Rayons Gamma

- FERMI (NASA)


Celui-là, on l'aime bien, non pas parce qu'il porte du grand physicien italien qui découvrit Ettore Majorana, mais parce qu'il produit des découvertes majeures dans le domaine des astroparticules. Fermi est un télescope qui ne détecte que des photons dont l'énergie dépasse plusieurs GeV, c'est à dire les photons les plus énergétiques de l'Univers. Il a notamment à son actif la détection du photon gamma le plus énergétique jamais détecté par l'Homme (94 GeV). Fermi est utilisé pour étudier les phénomènes les plus violents comme les GRB, les trous noirs, mais aussi indirectement des phénomènes liés à la matière noire (annihilation ou décroissance de particules exotiques).
Lire : http://drericsimon.blogspot.fr/2013/05/GRB-130427A.html



- INTEGRAL (ESA)


Avant FERMI, il y avait INTEGRAL, lancé par les européens en octobre 2002, 6 ans avant FERMI. Et INTEGRAL (International Gamma Ray Astrophysics Observatory) est toujours actif et fonctionnel. Il est doté de plusieurs instruments : un imageur (entre 15 keV et 10 MeV), un spectromètre (entre 20 keV et 8 MeV), un détecteur à anticoïncidence (toutes énergies) et même un détecteur de rayons X (3 à 35 keV)... Il permet d'étudier les mêmes types de cibles que Fermi, de l'énergie à l'état pur!








- AGILE (ISA)

Les italiens se sont mis en tête de lancer leur propre télescope à rayons Gamma. AGILE (Astro‐Rivelatore Gamma a Immagini Leggero) est en fait un télescope mixte gamma et rayons X. Lancé par une fusée Indienne en 2007, il est lui aussi muni de plusieurs instruments, à la manière de INTEGRAL, mais en plus petit format (352 kg contre 4 tonnes pour son grand frère européen). Il peut imager des sources gamma avec une énergie maximale de 50 GeV, soit plus élevée que INTEGRAL, mais avec une bien moins bonne résolution spatiale.









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Multi-longueurs d'ondes

- Swift (NASA)


Celui-là est un télescope un peu particulier, il est polyvalent. Il peut observer à la fois dans l'ultra-violet, les rayons X et les rayons gamma. Son objectif est de détecter les premiers instants des bouffées de rayonnement gamma (les fameux GRB). Swift a la faculté de se positionner très vite (d'où son nom) dès qu'il reçoit des rayons gamma, pour mesurer la première lumière de décroissance accompagnant la bouffée de rayonnement et surtout transmettre la position du GRB aux observatoires terrestres pour qu'ils prennent le relais.








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Il faut également noter qu'il existe une grande famille de télescopes qui sont dédiés exclusivement à l'étude du Soleil dans diverses longueurs d'onde, mais nous en parlerons dans quelques temps...