Lancé en 2008, le télescope Fermi a pour mission d’observer les rayons gamma dans le ciel, notamment dans le but d’étudier certains des phénomènes les plus violents de l’Univers, comme les trous noirs supermassifs. La Nasa nous propose d’admirer ses observations dans un time-lapse montrant entre autres l’activité de certains blazars – des noyaux de galaxies actifs.
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Les rayonnements gamma représentent la gamme du spectre électromagnétique de plus haute fréquence : ce sont les rayonnements lumineux les plus énergétiques. Dans l'Univers, ils sont émis lors de certains des phénomènes cosmiques les plus lumineux et violents, comme la formation d'un trou noir à la suite de la mort d'une étoile massive. Les rayonnements gamma ne traversant pas l'atmosphèreatmosphère terrestre, il a fallu attendre les premiers observatoires spatiaux pour capter les émissions gamma d'évènements cosmiques lointains.
Un observatoire spatial pour observer le ciel
En 2008, la NasaNasa lance son télescope spatial Fermi (Fermi Gamma-Ray Space Telescope), placé en orbiteorbite terrestre à une altitude d'environ 565 kilomètres, afin de s'affranchir de l'opacité de l'atmosphère. Il est équipé de deux instruments : le premier (LAT, Large Area Telescope) capable de détecter les rayonnements gamma de haute énergieénergie en couvrant à tout instant 20 % de la voûte céleste, et le second (GMB, Gamma Burst Monitor) conçu pour détecter les sursautssursauts gamma - de brèves émissions de rayonnements gamma résultant de violents évènements cosmiques. La mission du télescopetélescope Fermi est de nous aider à mieux comprendre l'ensemble de ces évènements très énergétiques, allant de la mort d'une étoile aboutissant à la formation d'un trou noir ou d'une étoile à neutronneutron, aux pulsars et aux éruptions solaireséruptions solaires. Il a entre autres permis la découverte de plus de 300 étoiles à neutronsétoiles à neutrons et de quelques « pulsarspulsars-araignéesaraignées », des systèmes binairessystèmes binaires dans lesquels des pulsars consument leur étoile compagnon.
14 années de données acquises par le télescope Fermi
Le télescope Fermi observe la voûte céleste depuis maintenant 15 ans, et la Nasa nous propose de rembobiner ses observations dans un time-lapse de six minutes raconté par Judith Racusin, qui travaille sur la mission.
Il montre l'intensité des rayonnements gamma avec des énergies supérieures à 200 millions d'électronvolts (eV) détectés par l'instrument LAT entre août 2008 et août 2022. À titre de comparaison, la lumièrelumière visible correspond à des énergies comprises entre 2 et 3 électronvolts. Les couleurscouleurs plus vives marquent les emplacements de sources gamma plus intenses.
Un ciel très actif lorsqu’il est regardé dans les rayonnements gamma
La vue principale du time-lapsetime-lapse nous permet d'observer l'entièreté du ciel, axé sur le centre de notre Galaxie, la Voie lactée : il met en évidence le plan central de cette dernière, qui brille dans les rayonnements gamma du spectre électromagnétique lorsque les rayons cosmiquesrayons cosmiques - des noyaux atomiques voyageant à des vitessesvitesses proches de celle de la lumière - frappent les gazgaz interstellaires.
Le cosmos prend vie dans un film en accéléré réalisé à partir de 14 années de données acquises par le télescope spatial Fermi de la Nasa. © Nasa, DOE, LAT Collaboration
Il est également tacheté de nombreuses autres sources, dont des étoiles à neutrons et des restes de supernovarestes de supernova : la lueur brillante et régulière des rayons gammarayons gamma de la Voie lactéeVoie lactée est en effet ponctuée d'intenses éruptions de plusieurs jours de jets se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière, alimentés par des trous noirs supermassifstrous noirs supermassifs dans les cœurs de galaxiesgalaxies lointaines. Ces éruptions gigantesques se sont produites il y a des millions voire des milliards d'années, dans des régions très lointaines situées au-delà de notre Galaxie. Le mouvement apparentmouvement apparent du SoleilSoleil, qui reflète l'orbite de la Terre autour de lui, produit une source lumineuse régulièrement visible dans le time-lapse. En effet, l'instrument LAT détecte les rayonnements gamma de notre étoile émis lorsque les rayons cosmiques frappent les gaz qui la composent. Le Soleil peut même parfois s'illuminer soudainement lors des éruptions solaires, faisant alors de notre étoile l'une des sources de rayons gamma les plus brillantes du ciel (vu par Fermi).
Au-dessus et au-dessous de cette bande centrale s'étalent tout l'extérieur de notre Galaxie et l'Univers au sens large, parsemé de sources lumineuses en rapide évolution. Ces dernières correspondent à des galaxies lointaines, appelées blazarsblazars, qui abritent chacun un trou noir supermassif central - et dont les émissions de jets très rapides produisent des rayons gamma observés par Fermi. Beaucoup de ces galaxies sont extrêmement lointaines. Par exemple, la lumière d'un blazar connu sous le nom de 4C+21.35 voyage depuis 4,6 milliards d'années, ce qui signifie qu'une éruption que nous voyons aujourd'hui s'est réellement produite alors que notre Système solaireSystème solaire commençait à peine à se former. Le time-lapse ne montre en revanche pas les nombreux événements de courte duréedurée que Fermi étudie, tels que les sursauts gamma, les explosions cosmiques les plus puissantes.
