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Radiosource

En astrophysique, une radiosource, ou source radio, est un objet céleste qui émet des ondes radio en continu[1] et qui est perceptible au moyen d'un radiotélescope. Objets d'étude de la radioastronomie[2], les principales radiosources sont les quasars, les pulsars, les radiogalaxies, les rémanents de supernova et les centres galactiques.

Observations des émissions en rayons gamma de Cygnus X-3. Les zones les plus jaunes sont des pulsars.

Observations

Les premières observations d'ondes radio dans l'espace ont été réalisées en 1931 par l'ingénieur américain Karl Jansky. Plus tard, Grote Reber, un autre ingénieur américain, reprend les expériences de Jansky et démontre que certaines radiations cosmiques détectées par celui-ci proviennent du centre de notre galaxie.

En 1942, des opérateurs de radars militaires britanniques observent des émissions radio énergétiques provenant du Soleil. Au cours de la même décennie, les astronomes découvrent plusieurs dizaines d'autres radiosources célestes[2]. En 1955, Bernard F. Burke et Kenneth Franklin découvrent que Jupiter émet également des ondes radio[3].

Image radio de Cygnus A à 5 GHz prise par le Very Large Array (VLA).

En 1946, on identifie la première radiogalaxie, Cygnus A[4].

Au cours des années 1950, on fait les premières observations radio de ce qui sera appelé plus tard des quasars[5].

En 1964, Arno Penzias et Robert Woodrow Wilson découvrent accidentellement le fond diffus cosmologique[6].

À partir du milieu du XXe siècle, des scientifiques demandent que certaines fréquences radio soient dédiées au service de la radioastronomie afin que les observations ne soient pas perturbées par des émissions artificielles. L'Union internationale des télécommunications (ITU) a ensuite établi des bandes protégées[7], qui ne sont cependant pas toujours respectées.

Bandes ITU Types d’observation
13,36 MHz à 13,41 MHzSoleil, Jupiter
25,55 MHz à 25,67 MHzSoleil, Jupiter
37,5 MHz à 38,25 MHzJupiter
73 MHz à 74,6 MHzSoleil
150,05 MHz à 153 MHzContinuum, pulsar, Soleil
322 MHz à 328,6 MHzContinuum, deutérium
406,1 MHz à 410 MHzContinuum
608 MHz à 614 MHzVLBI
1 330 MHz à 1 400 MHzRaie HI red-shiftée
1 400 MHz à 1 427 MHzRaie HI
1 610,6 MHz à 1 613,8 MHzRaies OH
1 660 MHz à 1 670 MHzRaies OH
1 718,8 MHz à 1 722,2 MHzRaies OH
2 655 MHz à 2 700 MHzContinuum, HII
3 100 MHz à 3 400 MHzRaies CH
4 800 MHz à 5 000 MHzVLBI, HII, raies H2CO et HCOH
6 650 MHz à 6 675,2 MHzCH3OH, VLBI
10,60 GHz à 10,70 GHzQuasar, raies H2CO, Continuum
14,47 GHz à 14,50 GHzQuasar, raies H2CO, Continuum
15,35 GHz à 15,40 GHzQuasar, raies H2CO, Continuum
22,01 GHz à 22,21 GHzRaie H2O red-shiftée
22,21 GHz à 22,5 GHzRaies H2O
22,81 GHz à 22,86 GHzRaies NH3, HCOOCH3
23,07 GHz à 23,12 GHzRaies NH3
23,6 GHz à 24,0 GHzRaie NH3, Continuum
31,3 GHz à 31,8 GHzContinuum
36,43 GHz à 36,5 GHzRaies HC3N, OH
42,5 GHz à 43,5 GHzRaie SiO
47,2 GHz à 50,2 GHzRaies CS, H2CO, CH3OH, OCS
76 GHz à 116 GHzContinuum, raies moléculaires
123 GHz à 158,5 GHzRaies H2CO, DCN, H2CO, CS
164 GHz à 167 GHzContinuum
168 GHz à 185 GHzH2O, O3, multiples raies
191,8 GHz à 231,5 GHzRaie CO a 230,5 GHz
241 GHz à 275 GHzRaies C2H, HCN, HCO+
275 GHz à 1 000 GHzContinuum, raies moléculaires

Caractéristiques physiques
Observation de la nébuleuse du Crabe dans le domaine radio et dans d'autres longueurs d'ondes.

Les radiosources émettent des radiations en continu résultant de deux principaux phénomènes : les rayonnements thermique et synchrotron. Les rayonnements thermiques sont produits par l'énergie électromagnétique de la chaleur. Cette radiation est composée de photons de différentes longueurs d'ondes émis lorsqu'un électron change d'orbitale à l'intérieur d'un atome. Le deuxième phénomène est le rayonnement synchrotron, un processus non thermique produit par des électrons accélérés par un champ magnétique et se déplaçant à des vitesses proches de celle de la lumière[2] - [8].

Les radiosources peuvent être discrètes, c'est-à-dire des sources radios avec une position précise dans l'espace, comme le Soleil, ou non-discrètes, avec une distribution continue dans toutes les directions de l'espace, comme par exemple le fond diffus cosmologique[1].

Radiosources particulières

Soleil
Le Soleil observé sous plusieurs fréquences radios, de 30 mégahertz (MHz) à 17 gigahertz (GHz).

La radiosource la plus puissance visible à partir de la Terre est le Soleil. Les ondes émises sont assez puissantes pour que la plupart des radioamateurs constatent que sur certaines fréquences, les signaux radios sont fortement parasités par sa présence au dessus de l'horizon.

Dans le domaine radio, le Soleil émet surtout des longueurs d'ondes situées entre 1 et 10 centimètres[9]. Ces ondes proviennent de la perturbation du champ magnétique solaire[9].

Jupiter
Image d'émissions radio de Jupiter prises par le radiotélescope Karl G. Jansky Very Large Array.

Jupiter est l'autre principale radiosource du Système solaire[3]. On y observe notamment de puissantes « tempêtes » radio, dont les rayonnements se situent entre 18 MHz et 24 MHz[10] - [11].

Voie lactée
Image de la Voie lactée prise par le télescope APEX au Chili à une longueur d'onde de 0,87 millimètres (mm).

La Voie lactée est la deuxième radiosource la plus brillante vue à partir de la Terre[12]. Elle émet des ondes radios dans des fréquences situées entre 408 MHz et 115 GHz[13].

La luminosité provient surtout de son centre, où se trouve notamment la radiosource Sagittarius A[14].

Quasars
Images de quasars prises par le Très Grand Télescope.

Les quasars sont parmi les objets célestes les plus lointains et les plus lumineux connus[5] - [15].

Radiogalaxies

Les radiogalaxies sont des galaxies qui émettent de très grandes quantités d'énergie sous formes d'ondes radios, beaucoup plus que les autres galaxies.

Image de Centaurus A (NGC 5128).

Parmi les radiogalaxies les plus connues, Centaurus A est la plus étudiée[16]. Ces galaxies seraient, selon le Unified Model of active galactic nuclei, alimentées par un trou noir supermassif d'une masse entre 106 et 1010 masses solaires[17].

Certaines radiogalaxies géantes, s'étendant sur plusieurs mégaparsecs (Mpc), ont été observées. Parmi celles-ci, on compte Alcyonée, qui s'étend sur environ 5 Mpc et qui contiendrait un trou noir supermassif de 4 × 108 masses solaires[18].

Fond diffus cosmologique
Image du fond diffus cosmologique par la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe.

Le fond diffus cosmologique est un rayonnement électromagnétique datant de la fin de l'Univers primordial et présent dans tout l'Univers observable[1] - [19]. Plus vieille radiosource jamais observée, son rayonnement est désormais situé dans le domaine des micro-ondes en raison des effets de l'expansion de l'Univers.

Notes et références
  1. « Radiosource », sur cnrtl.fr (consulté le ).
  2. (en) The Editors of Encyclopaedia Britannica, « radio source », sur britannica.com (consulté le ).
  3. Jeffrey Lichtman, « L'activité électrique de jupiter », sur astrosurf.com (consulté le ).
  4. (en) « The discovery of Cygnus A », sur chandra.harvard.edu (consulté le )
  5. (en) The Editors of Encyclopaedia Britannica, « quasar », sur britannica.com (consulté le ).
  6. « Le rayonnement fossile du cosmos », sur cnrs.fr (consulté le ).
  7. Bandes dédiées à la radioastronomie, page 24 Chapitre 1 : Introduction à la Radioastronomie
  8. (en) « Mechanisms of Radio Emission: Thermal and Non-Thermal Radio Emission » [PDF] (consulté le ).
  9. Jeffrey Lichtman, « Le Soleil radioélectrique », sur astrosurf.com (consulté le ).
  10. (en) Jeffrey Lichtman, « Jupiter Storms », sur astrosurf.com (consulté le ).
  11. (en) « Radio Storms on Jupiter », sur science.nasa.gov (consulté le ).
  12. (en) Jeffrey Lichtman, « The shape of the Milky Way », sur astrosurf.com (consulté le ).
  13. (en) « Multiwavelength Milky Way Images », sur asd.gsfc.nasa.gov (consulté le )
  14. (en) « Our Milky Way Galaxy », sur public.nrao.edu (consulté le ).
  15. (en) « Tour of the Electromagnetic Spectrum », sur science.nasa.gov (consulté le )
  16. Astrolab du parc national du Mont-Mégantic, « les galaxies » [PDF], sur astrolab.qc.ca (consulté le ).
  17. (en) Ryan Yamada, « A Unified Model for AGN » (consulté le ) [PDF].
  18. (en) Martijn S. S. L. Oei, Reinout J. van Weeren, Martin J. Hardcastle, Andrea Botteon, Tim W. Shimwell, Pratik Dabhade, Alvin R. D. J. G. I. B. Gast, Huub J. A. Röttgering, Marcus Brüggen, Cyril Tasse, Wendy L. Williams et Aleksandra Shulevski, « The discovery of a radio galaxy of at least 5 Mpc », sur www.aanda.org (consulté le )
  19. Commission d'enrichissement de la langue française (France), FranceTerme, 2023, « fond diffus cosmologique », sur vitrinelinguistique.oqlf.gouv.qc.ca (consulté le ).

Bibliographie

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