émission millimétrique

La nébuleuse de la Tarentule est une immense pouponnière d'étoiles dans une galaxie voisine. Des centaines de milliers d'étoiles y naissent, et leur lumière éclaire les nuages de poussière. Cette poussière brille dans l'infrarouge, et son spectre révèle des bandes mystérieuses.

L'amas de galaxies RXC J0528.9−3927 ressemble à une ville enveloppée de brume : au centre, un halo radio brille intensément, et plus loin, au-delà des limites habituelles, les astronomes ont discerné une lueur à peine perceptible. Elle s'étend sur deux millions d'années-lumière — trois fois plus loin que le halo lui-même.

Une lampe de poche ordinaire éclaire dans toutes les directions, et après quelques dizaines de mètres, son faisceau s'affaiblit au point d'éclairer à peine un mur. L'atmosphère diffuse la lumière, et le vent ainsi que les courants thermiques la déforment encore davantage.

Chaque matin, le jardinier ratisse les feuilles en un tas. Le Soleil, en traversant la galaxie, fait quelque chose de semblable : sa gravité rassemble le gaz interstellaire diffus en un cône invisible — un entonnoir géant.

Il y a dix milliards d’années, l’Univers était parsemé d’étranges étincelles écarlates. Le télescope James Webb les a repérées sur les images de lointains décalages vers le rouge — des sources compactes brillant comme des galaxies entières, mais à peine plus grandes qu’une région minuscule en leur centre.

Lorsque le télescope spatial James Webb a plongé son regard dans les profondeurs du temps, les astronomes s'attendaient à voir des galaxies familières. Mais au lieu de cela, les images se sont révélées parsemées d'une multitude de points rouges, brillants et incroyablement compacts.

Le rayonnement fossile est la lueur résiduelle du Big Bang, que nous observons sur les ondes millimétriques. Mais il possède aussi une traîne de grandes longueurs d'onde qui s'étend dans le domaine radio.

Le télescope à rayons X XRISM a observé le noyau de la galaxie Cygnus A pendant 170 000 secondes — l'une des sources radio les plus puissantes du ciel. En son centre se cache un trou noir supermassif qui aspire la matière et la chauffe jusqu'à ce qu'elle émette des rayons X.

Un couple de patineurs tourne en se tenant par la main. Si la trajectoire est un cercle parfait, chaque poussée du partenaire est prévisible. Mais si on l'allonge en ovale, les efforts deviennent inégaux : à l'approche, une secousse ; à l'éloignement, une accalmie. C'est à peu près ce que font deux trous noirs dans les dernières minutes avant leur fusion.

Une jeune étoile est entourée d'un disque plat en rotation de gaz et de poussière — comme une pâte à pizza qu'on fait tourner. C'est à l'intérieur de ce disque que naissent les planètes.

Au cœur même de la Voie lactée, quelque chose émet continuellement une lueur gamma. Cette lumière est particulière : son énergie est exactement de 511 000 électronvolts. Une telle énergie apparaît lorsqu'un électron rencontre son antiparticule, le positron, et que les deux s'annihilent en laissant une bouffée de lumière.

Un grain de poussière flotte dans l'air, maintenu par un faisceau de lumière invisible. Autour de lui, l'air est ordinaire, mais parfois une minuscule étincelle traverse le grain. Pour la première fois, des scientifiques ont observé de telles décharges de près et ont découvert qu'elles ne sont pas déclenchées par le grain lui-même, mais par des visiteurs invisibles venus du cosmos et du sol.

Une étoile naissante ressemble à un batteur de cuisine : elle fouette le nuage environnant et des éclaboussures volent dans toutes les directions. Sauf qu'au lieu de pâte, ce sont du gaz et de la poussière. Auparavant, les astronomes ne voyaient que des jets de gaz, et la poussière était jugée trop fragile : l'onde de choc devrait briser les grains en atomes.

La lumière des étoiles lointaines, en traversant la poussière cosmique, perd une partie de son énergie. Les grains de poussière absorbent et diffusent la lumière, et la manière dont ils le font à différentes longueurs d'onde renseigne sur leur composition et leur taille. Les astronomes appellent cela la courbe d'absorption de la poussière.

Au-dessus des pôles de Jupiter, les aurores polaires font rage — là, les électrons sont accélérés par les champs électriques et percutent les couches supérieures de l'atmosphère, faisant briller le gaz. Mais tous les électrons ne foncent pas vers le bas.

Le ciel nocturne n'est plus aussi silencieux qu'avant. Des milliers de satellites défilent au-dessus de nos têtes, et chacun peut émettre des ondes radio par inadvertance, gênant les astronomes qui écoutent les galaxies lointaines. Pour comprendre ce bruit, des scientifiques ont pointé le radiotélescope 21CMA, en Chine, vers les passages des satellites Starlink.

Une nuée de lucioles dans la forêt nocturne scintille au hasard : chaque insecte clignote pour son compte, et la lumière se disperse également dans toutes les directions. Maintenant, imaginez que les lucioles se mettent d'accord pour clignoter de sorte que leur lumière collective parte uniquement vers le nord — alors qu'elles restent sur place et qu'aucune ne se tourne.

Dans la galaxie d'Andromède, la plus proche grande voisine de notre Voie lactée, des astronomes ont observé des nuages froids et géants où naissent les étoiles. Ces nuages sont composés de gaz et de poussière, mais il n'est pas facile de les voir directement : ils émettent très peu de lumière.

Une éruption solaire, c'est comme un coup de tonnerre dans un ciel serein : une brève mais puissante libération d'énergie. Le radiotélescope MeerKAT, en Afrique du Sud, a capté une telle éruption de classe M1.3 et l'a examinée avec une netteté sans précédent. Les instruments habituels voient soit les détails brillants, soit les faibles, mais pas les deux à la fois.

Un radiotélescope a capté un signal provenant de trois galaxies qui existaient lorsque l'Univers avait moins d'un milliard d'années. Leur émission radio est si puissante qu'on dirait que chacune a donné naissance à mille soleils par an pendant une courte période. Pour comparaison, notre Voie lactée ne produit que deux ou trois étoiles par an.

Une éruption solaire, c'est comme une explosion dans l'atmosphère de l'étoile : en quelques minutes, une énergie comparable à des milliards de bombes nucléaires est libérée. Le 4 mai 2022, le radiotélescope RT-7.5 à Moscou suivait une éruption de classe M5.7.

Dans le désert d'Atacama, au Chili, à près de cinq kilomètres d'altitude, se dresse un radiotélescope qui capte les ondes millimétriques venues des profondeurs de l'espace.

Une poussière de diamant, plus petite qu'un centième de millimètre, brille en rouge. À l'intérieur se trouve un défaut du cristal : deux atomes de carbone voisins, où il manque un atome, et à côté se trouve un atome d'azote. Cette paire capture la lumière et la renvoie, comme une balise miniature qui ne s'éteint pas à température ambiante.

Le télescope spatial Einstein Probe a enregistré un orage céleste : après un bref (0,4 seconde) sursaut gamma — l'éclair cosmique — un long roulement de tonnerre en rayons X a suivi. Il a duré près de 10 minutes. C'est la première preuve directe que de telles explosions laissent une traînée de rayons X persistante.

Les astronomes les ont surnommés « petits points rouges » : de lointaines galaxies au centre desquelles se cache un trou noir géant, enveloppé dans une épaisse couche d'hydrogène. Cet emballage n'est pas qu'un camouflage, c'est un véritable canon naturel. Le trou noir aspire la matière, mais en rejette une partie sous forme de jets étroits.

La naine rouge V374 Pegasi est une étoile d'un tiers de la taille du Soleil, mais avec un tempérament de volcan. Toutes les quelques heures, d'immenses amas de plasma se détachent de sa surface, comme des bulles de vapeur s'échappant d'une chaudière bouillante.

Au centre de presque chaque grande galaxie se trouve un trou noir supermassif. Il attire le gaz et la poussière, et un disque brillant se forme autour de lui. Mais le télescope James Webb a regardé plus loin, dans une région où la lumière du trou noir est plus faible, et pourtant la poussière y brille. Les astronomes ont examiné huit galaxies.

Dans la nuit du 9 au 10 mars 2024, un nuage de plasma éjecté par le Soleil filait loin de l'astre. Il avait déjà dépassé une distance de cinq rayons solaires lorsque le réseau au sol de 352 antennes, dans la vallée Owens en Californie, a capté de lui un bref signal radio.

À 8,58 mégaparsecs de nous, la galaxie spirale M51 enroule ses bras, tandis que le radiotélescope VLA, dans sa configuration la plus étendue, l'observe avec une résolution de 0,16×0,14 seconde d'arc. C'est comme si, depuis la Terre, on distinguait une pièce de monnaie à la surface de la Lune.

Le radiotélescope RATAN-600 est un anneau de centaines de panneaux d'aluminium sur le flanc d'une montagne en Karatchaïévo-Tcherkessie. Au printemps 2018, son miroir a capté les ondes radio de seize naines rouges — des étoiles petites, sombres, mais à la très longue durée de vie.