Présentation
Auteur(s)
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François BIRAUD : Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) à l’Observatoire de Meudon
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- NGUYEN-QUANG-RIEU : Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) à l’Observatoire de Meudon
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’astronomie a depuis l’origine des temps passionné les hommes qui aspiraient à la découverte de l’Univers. Des progrès réels n’ont été réalisés que depuis l’invention de la lunette astronomique, au début du XVII e siècle. La radioastronomie, qui est une branche très jeune de l’astronomie, consiste à capter les ondes radioélectriques émises par les astres. L’émission radioélectrique d’origine extraterrestre, en provenance du centre de notre Galaxie, fut découverte de façon accidentelle dans les années trente par un ingénieur, Jansky, travaillant à la compagnie Bell Telephone. Cette émission radio sur onde décamétrique constituait une source de perturbation des liaisons radio étudiées par Jansky. Il fallut néanmoins attendre la fin de la Seconde Guerre mondiale pour que la radioastronomie prît un essor décisif avec l’avènement des antennes radar de plus en plus sophistiquées.
Après la détection du rayonnement radioélectrique du Soleil et des planètes ainsi que celle des étoiles, des nébuleuses gazeuses, des galaxies et des quasars, la radioastronomie a permis la découverte d’astres aussi inattendus que les pulsars engendrés par des étoiles à neutrons, objets dont l’existence avait été prédite par des calculs théoriques. Les radiosources peuvent émettre un spectre continu, résultant de l’accélération des électrons dans le champ électrostatique des ions ou dans un champ magnétique gelé dans le nuage de gaz. Elles peuvent également émettre un spectre de raies tel que celui de la raie 21 cm de l’atome d’hydrogène qui est le constituant le plus abondant du gaz interstellaire. Dans les années soixante-dix, l’exploration dans le domaine des ondes millimétriques a révélé dans la Voie lactée et dans des galaxies proches la présence de raies dues à de nombreuses molécules minérales et surtout organiques, analogues à celles constituant les briques élémentaires dans l’échafaudage des acides aminés.
Le tableau 1 donne la liste des catégories de radiosources ainsi que la nature du rayonnement émis. Nous décrirons tout d’abord la technologie la plus avancée utilisée en radioastronomie et passerons en revue les résultats acquis dans le domaine de l’astrophysique grâce à cette technique.
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Généralités7. Conclusions et perspectives
Cet aperçu a montré que l’objectif scientifique de la radioastronomie ne se limite pas à l’étude de l’Univers proprement dit, mais concerne un large domaine de la technologie et de la physique.
La détection des signaux en radioastronomie, qui sont extrêmement faibles, de l’ordre de 10–12 µW, exige des instruments d’une grande sensibilité et d’une grande stabilité. La radioastronomie contribue au développement des antennes à haut rendement capables d’opérer en ondes millimétriques et submillimétriques, ainsi que des récepteurs de grande performance.
L’étude des objets aussi fascinants que les pulsars et les quasars qui sont associés aux étoiles à neutrons et aux trous noirs relève de la physique de la matière superdense. La théorie de la relativité générale d’Einstein ainsi que la mécanique quantique trouvent leur application dans la cosmologie qui nous permet de comprendre les processus de formation et d’évolution de l’Univers. Les observations des molécules dans le milieu interstellaire, où règnent les conditions physiques les plus extrêmes, permettent de découvrir et d’étudier les espèces chimiques rares et instables dans les conditions physiques de laboratoire.
La découverte des molécules complexes dans la Voie lactée ouvre un nouveau domaine de recherche non seulement à l’astrophysique, mais aussi à l’astrochimie et l’astrobiologie. La détection de nombreuses molécules dans les atmosphères des comètes et des planètes peut apporter de précieuses informations sur la formation du système solaire. Il est néanmoins prématuré de considérer que la détection des molécules organiques dans l’espace constitue la preuve de l’existence de quelque forme de vie extraterrestre. Le plus simple des acides aminés, la glycine NH2CH2COOH, qui est la composante de base des protéines, n’a pas encore été détectée dans l’espace.
Les observations de molécules sont utilisées pour sonder l’atmosphère terrestre et contribuent, à ce titre, à appréhender les problèmes de météorologie et d’écologie. La chimie très complexe dans les couches d’ozone (O3), qui nous protègent des effets nocifs du rayonnement ultraviolet solaire, peut être élucidée en observant non seulement l’ozone, mais aussi d’autres molécules...
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