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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Spectroscopies atomique et moléculaire3. Émission continuum
Les mécanismes d’émission continuum des radiosources peuvent être l’origine thermique ou non thermique. Le rayonnement du corps noir et celui des électrons en équilibre dans un gaz ionisé constituent les processus thermiques observés en radioastronomie. L’émission non thermique, dont le rayonnement synchrotron est la manifestation la plus courante, s’écarte de cet état d’équilibre.
3.1 Processus d’émission
3.1.1 Émission thermique du corps noir
Le rayonnement d’un corps noir est le phénomène bien connu d’un corps solide qui, porté à une certaine température, émet des ondes électromagnétiques. Les planètes ainsi que la poussière interstellaire dont la température est peu élevée rayonnent l’essentiel de leur énergie dans le domaine infrarouge. Une faible émission radio en provenance des planètes est néanmoins détectable.
L’intensité L émise par un corps de température T à une fréquence ν se calcule d’après la formule de Planck 2.1.3. La formule de Rayleigh-Jeans qui est une bonne approximation de celle de Planck s’applique dans le domaine micro‐onde où
:
L’étude du rayonnement thermique des planètes s’effectue surtout dans le domaine des courtes longueurs d’onde, centimétriques et millimétriques. Le rayonnement du fond continu cosmologique dans lequel nous sommes baignés est celui d’un corps...
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