Une utilisation originale de l'imagerie profonde optique : sonder à petite échelle de la structure du milieu interstellaire

Mardi, 12 juillet 2016

En combinant des observations multi-longueurs d'ondes obtenues depuis l'espace avec Planck et WISE et au sol avec le CFHT, une équipe de chercheurs est parvenue à sonder la structure de la matière interstellaire avec une finesse inégalée. L'étude a en particulier permis de déterminer les propriétés de la turbulence interstellaire sur une gamme d'échelles spatiales encore jamais atteinte, de 10 pc à  0,01 pc.
L’innovation principale de ces travaux est l’utilisation d’un télescope optique (le CFHT) pour étudier la structure de la matière à très grande résolution spatiale, ce que ne permettent pas les observations classiques du milieu interstellaire effectuées dans l'infrarouge. Une cartographie directe des nuages de poussières - les cirrus - situés à juste quelques centaines de parsec du Soleil a pu être réalisée en détectant la lumière diffusée par les grains interstellaires. Des techniques d'observation profonde et de traitement d'image spécifiques développées dans le cadre du Large Programme MATLAS du CFHT ont révélé cette lumière de très faible brillance. Elle se présente sous forme d'un réseau complexe de filaments de toutes tailles.

Ces travaux impliquant l'Institut d'astrophysique spatiale et le laboratoire Astrophysique, interprétation, modélisation sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Le gain en résolution permet d'atteindre les échelles où s’effectue la dissipation d’énergie de la turbulence interstellaire. Comprendre le processus exact par lequel l’énergie cinétique se dissipe est primordial puisqu’il est au coeur de la formation des structures denses du milieu interstellaire où se forment ensuite les étoiles. Par exemple, des études récentes basées sur des observations infrarouges avec Herschel de nuages moléculaires tendent à montrer qu’il existe des filaments ayant une taille transverse de 0.1 pc, peu importe leur masse. Ce fait observationnel a été attribué à l’échelle de dissipation de la turbulence via la diffusion ambipolaire (la friction entre les ions et les neutres).
Les chercheurs ont démontré que l’échelle de dissipation du milieu interstellaire diffus est plus petite que 0.01 pc, ce qui apporte des contraintes fortes sur le mécanisme exact responsable de cette dissipation.

L'émission optique des cirrus polluent nombre d'images optiques profondes initialement destinées à cartographier les structures stellaires diffuses qui entourent les galaxies massives. Cette étude démontre que cette composante renferme en fait des informations precieuses sur les processus physiques en jeu dans le milieu interstellaire de notre Voie Lactée.

Image optique en vraies couleurs du champ de cirrus obtenue avec la caméra MegaCam du CFHT. Crédit CFHT / IAS / AIM

Contacts- chercheurs :

Pierre-Alain Duc, Laboratoire AIM
Service d'astrophysique, CEA-Saclay
paduc [at] cea [dot] fr

Marc-Antoine Miville-Deschênes
CNRS - Institut d'Astrophysique Spatiale
mamd [at] ias [dot] u-psud [dot] fr

 

Source(s): 

Probing interstellar turbulence in cirrus with deep optical imaging: no sign of energy dissipation at 0.01 pc scale
M.-A. Miville-Deschênes
, P.-A. Duc, F. Marleau, J.-C. Cuillandre, P. Didelon, S. Gwyn and E. Karabal
A&A, Received: 14 March 2016 / Accepted: 26 May 2016
DOI: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201628503

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