PILOT cartographie le champ magnétique au coeur de la voie lactée

Le champ magnétique dans le tore de gaz et de poussière qui entoure le trou noir central de notre galaxie a été révélé par cette nouvelle image de l’expérience sous ballon stratosphérique PILOT. C’est la première fois que cette région du ciel est observée en utilisant la polarisation de l’émission des grains de poussière dans l’infra-rouge lointain.

L’expérience PILOT est conçue pour observer dans l’infrarouge lointain à 240 microns, un domaine spectral dans lequel l’émission du ciel est totalement absorbée par l’atmosphère terrestre. Pour atteindre cet objectif, la nacelle d’une tonne qui accueille l’instrument est emportée dans la stratosphère, à 40 km d’altitude, par les plus gros ballons stratosphériques gonflés à l’hélium opérés par le CNES. Dans le domaine spectral de l’infrarouge lointain, le rayonnement du ciel est dominé par l’émission thermique de minuscules particules de poussières, qui sont intimement mélangées au gaz interstellaire. L’expérience PILOT est spécifiquement conçue pour mesurer la polarisation de ce rayonnement. Cette polarisation est faible, et résulte de la forme allongée des grains et de leur alignement partiel vis à vis du champ magnétique qui baigne le milieu interstellaire. Ce type de mesures permet aux scientifiques de contraindre la géométrie du champ magnétique qui sculpte la structure filamentaire du milieu et dont on pense qu’il joue un rôle fondamental dans la formation des étoiles. Elles donnent également un angle d’attaque original pour mieux comprendre la composition et la distribution de taille des poussières, ainsi que les processus physiques responsables de l’alignement des grains sur de grands volumes de l’espace interstellaire.

Lors du second vol de l’instrument PILOT qui a eu lieu depuis Alice Springs en Australie, les observations se sont concentrées sur les régions du ciel seulement visibles depuis l’hémisphère sud. Parmi celles-ci, le centre galactique est une cible de choix. La zone centrale moléculaire qui entoure le centre de notre galaxie est la région la plus dense et la plus brillante du milieu interstellaire galactique. Cette région abrite un tore vrillé de gaz et de poussière qui, vu depuis la terre, ressemble au symbole infini. Cette région est très brillante dans l’infrarouge, du fait de l’accumulation de matière le long de la ligne de visée, ce qui est favorable pour les observations astrophysiques. La direction de polarisation observée par PILOT dans cette région est consistante avec celle observée par le satellite Planck à des fréquences différentes, et avec un champ magnétique globalement aligné avec le plan de notre galaxie. Les mesures confirment également que la polarisation de la lumière émise par cette région est très faible, probablement parce que le champ magnétique est extrêmement enchevêtré le long de la ligne de visée ce qui contribue a diminuer la polarisation du rayonnement émergeant. Le fait que nous soyons capables de mesurer la polarisation dans de telles régions indique que l’instrument fonctionne correctement. En particulier, ceci montre que la stratégie d’étalonnage en vol utilisée permet de contrôler la réponse relative des détecteurs avec une grande précision. Cette observation a duré 30 minutes d’un vol d’une durée totale de 33 heures.

C’est la première fois que cette région du ciel est observée en polarisation près du pic d’émission des grains et avec une aussi bonne résolution angulaire (2 minutes d’arc). Ces mesures, après analyse détaillée, fourniront la meilleure vue du champ magnétique dans la zone moléculaire centrale. Ceci permettra peut être d’expliquer le taux de formation d’étoiles extrêmement élevé de cette région. Ces mesures seront également importantes pour contraindre le spectre de l’émission polarisée jusque dans l’infra-rouge lointain.

Contacts IRAP

• Jean-Philippe Bernard, IRAP (CNRS/Université Paul Sabatier-Toulouse III), Jean-Philippe.Bernard@irap.omp.eu, 05 61 55 75 38
• Anna Mangilli, IRAP (CNRS/Université Paul Sabatier-Toulouse III), Anna.Mangilli@irap.omp.eu, 07 87 61 77 64