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Si les astronomesastronomes connaissent l'existence du rayonnement infrarouge depuis le début du XIXe siècle grâce à sa découverte par William HerschelWilliam Herschel, ce n'est qu'à la fin des années 1960 et pendant les années 1970 que l'astronomie infrarouge a vraiment pris son essor. Comme à chaque fois qu'une bande spectrale nouvelle s'est ouverte en astronomie, cela a apporté son lot de découvertes ainsi que de questions. Ce sont surtout les missions spatiales qui ont permis de faire des bonds de géant, car sur Terre, l'atmosphèreatmosphère ne facilite pas les observations dans ce domaine de longueur d'onde.
La lumière infrarouge permet aux astronomes de voir à travers les zones opaques des galaxies à la recherche des mondes enfouis. © V.Minier, CEA (conception éditoriale); Karamoja Productions (réalisation).
L'une de ces missions les plus emblématiques a été celle de l'Infrared Astronomical Satellite (satellite astronomique infrarouge, en français). Lancé le 25 janvier 1983 sur une orbite héliosynchronehéliosynchrone, Iras a fonctionné pendant dix mois jusqu'au 21 novembre 1983, le temps d'épuiser ses réserves en hélium liquide qui servait à refroidir par évaporation ses instruments en dessous de 2 kelvinskelvins. Ce fut un succès donnant un avant-goût de ce qu'allait accomplir par la suite SpitzerSpitzer et Wise, pour ne citer qu'eux. Iras a par exemple permis de découvrir les premiers disques de débris autour des étoilesétoiles Vega et Beta Pictoris. Ses yeuxyeux ont aussi percé pour la première fois les nuagesnuages moléculaires poussiéreux qui nous cachaient le centre de la Voie lactéeVoie lactée.
Le satellite a également permis la découverte de nombreuses sources infrarouges qui correspondent à des galaxiesgalaxies avec flambées d'étoiles, les fameuses galaxies starbust. Leur brillance dans l'infrarouge provient d'un taux de formation particulièrement élevé de jeunes étoiles que l'on n'observe pas dans la majorité des galaxies. On l'explique par des interactions gravitationnelles entre les galaxies conduisant à des collisions et même des fusionsfusions. Dans le catalogue des sources infrarouges dressées avec les données d'Iras, on trouve par exemple IRAS 16399-0937. Elle est située à 370 millions d'années-lumièreannées-lumière dans la treizième constellationconstellation du zodiaquezodiaque, le Serpentaire, plus connue sous le nom d'Ophiuchus.
Une vue d'artiste du satellite Iras. © Nasa
Un mégamaser 100 millions de fois plus brillant que les masers de la Voie lactée
Le télescopetélescope HubbleHubble a permis de l'observer avec deux de ses instruments, à savoir l'Advanced Camera for Surveys (ACS) et le Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (Nicmos). Ce dernier, avec une résolutionrésolution plus élevée que dans le cas d'Iras, a révélé que IRAS 16399-0937 était en réalité une double source, IRAS 16399N et IRAS 16399S, séparées par environ 11.000 années-lumière sur un axe allant du nord au sud sur la voûte céleste, d'où le N et le S. Si IRAS 16399S est bien une région avec flambée d'étoiles, IRAS 16399N apparait en fait être un noyau de galaxie de type Liner (Low Ionization Nuclear Emission Region) contenant lui-même un trou noir supermassiftrou noir supermassif de 100 millions de massesmasses solaires. Comme l'acronyme de son nom l'indique, les émissionsémissions de rayonnement sont celles d'un gazgaz d'atomesatomes faiblement ionisés.
IRAS 16399N et IRAS 16399S sont très probablement les noyaux de deux galaxies qui sont en train d'achever leur fusion sous les yeux d'Hubble. Mais ce qui rend IRAS 16399-0937 remarquable, c'est qu'il s'agit d'un exemple d'effet maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) à l'échelle d'une galaxie !
Rappelons que l'effet masermaser est l'analogue exact de l'effet laser mais dans le domaine des micro-ondes. On qualifie parfois ce phénomène à l'échelle galactique de mégamaser. On connait plusieurs exemples de région dans la Voie lactée qui sont les lieux d'un effet maser, mais avec les mégamasers, il est question d'un phénomène 100 millions de fois plus brillant, avec une luminositéluminosité totale de l'ordre de 1.000 fois celle du SoleilSoleil.
Les chercheurs ont découvert des masers astrophysiquesastrophysiques depuis 1965, d'abord associés à des moléculesmolécules hydroxylées (OH) puis à des molécules d'eau et de monoxyde siliciumsilicium. Ils se situaient dans la Voie lactée mais en 1973, les astronomes en ont découvert un dans NGCNGC 253 et finalement le premier mégamaser dans la galaxie Arp 220. Plus de 200 mégamasers sont connus à ce jour.
