A quoi sert la radioastronomie?

[PierreJL 191]

Ce n'est pas de la provocation mais c'est juste pour délimiter son champ d'opération.
Quand je lis quelques arguments sur le forum j'ai un peu le sentiment que certains y voient surtout les limites.
Alors la radioastronomie, c'est ou cela a été utile pourquoi?
Et puis le contraire, qu'est-ce qu'elle ne permet pas ?

[dg2 2 034]

Difficile de répondre en quelques lignes. C'est en radioastronomie que vous avez le plus de résolution, donc tout ce qui concerne l'astronomie de position et les systémes de référence est très dépendant de la radioastronomie. Par exemple, c'est via la radioastronomie qu'a été mesuré l'infime mouvement propre de M33 (quelques microsecondes d'arc par an), ou celui du centre galactique (enfin, le mouvement apparent du centre galactique résultant du déplacement du Soleil). Une grande partie de la géodésie terrestre se fait via des méthodes interférométriques (soit par imagerie directe via des satellites, soit via des pointages interférométriques réalisés par des stations au sol).

Il y a énormément d'objets brillants en radio que vous étudiez au mieux par ce domaine de longueurs d'onde. Les premiers qui viennent à l'esprit sont les pulsars et les quasars. Le gros de ce que l'on sait sur les pulsars, et donc l'évolution des étoiles massives, vient du domaine radio. C'est par ce biais que l'on effectue les tests parmi les plus précis de la relativité générale avec des pulsars binaires ou, mieux, des couples pulsar/naine blanche. Outre les pulsars, les rémanents de supernova sont eux aussi largement plus faciles à étudier en radio qu'en optique, puisque qu'en optique ils sont même parfois quasi indétectables (SN 1006, par exemple). Les quasars ont eux aussi été découverts en radio, même si aujourd'hui leur étude se fait via beaucoup de domaines de longueur d'onde. L'étude des magnétosphère planétaires (dans le système solaire) se fait en grande partie en radio.

Selon là où vos arrêtez le domaine radio, vous pouvez y inclure le fond diffus cosmologique, qui reste de loin la meilleure sonde pour étudier l'univers primordial et même l'univers à grande échelle. C'est aussi en radio que vous avez des chances de mettre en évidence la matière noire noire via le rayonnement synchrotron émis par les paires électrons positrons en lesquelles elle est susceptible de s'annihiler (il existe aujourd'hui un soupçon que cela ait été vu dans les données de WMAP). C'est aussi en radio que vous observez la fameuse raie à 21 cm de l'hydrogène, ce qui vous permet entre autres de faire une carte tridimensionnelle de la distribution de matière neutre dans l'univers, ce qui présente un intérêt potentiel considérable en cosmologie. D'une manière générale, la plupart des molécules du milieu interstellaires sont uniquement détectable en radio, et c'est donc par ce biais que l'on sonde le milieu interstellaire. La densité du milieu interstellaire et son champ magnétique sont également mesurables en radio (via le signal des pulsars, par exemple), via ce que l'on appelle la mesure de dispersion et la mesure de rotation, c'est-à-dire par le fait que des ondes radio de différente fréquence ne se propoagent pas exactement à la même vitesse du fait que l'espace n'est pas parfaitement vide. La plupart des cartes tridimensionnelles de la Voie Lactée sont constituées en utilisant ce genre de méthode.

Dans un futur plus ou moins lointain, il est possible que le domaine radio soit utilisé pour étudier les rayons cosmiques de très haute énergie via là encore les émissions secondaires des gerbes atmosphériques. En fait, les rayons cosmiques de très haute énergie sont très bien vus en radio par des réseaux comme LOFAR, au point qu'ils commencent à devenir gênant en tant que bruit de fond, mais aujourd'hui on ne sait pas encore si on peut exploiter ce type de détection (de façon concurrentielle avec des détecteurs comme Auger).

Il est aussi possible que l'on arrive à détecter des exoplanètes en radio, puisque le contraste entre l'émission radio des étoiles (faible par rapport au visible) et l'émission radio des planètes (important si sa magnétosphère est active) est potentiellement (et dans certaines configurations) plus favorable.

[PerrouriefhCedric 4 123]

De manière générale, observer sur diverses longueurs d'onde permet de voir différents détails. Certaines zones trop brillantes en visuel peuvent disparaître en radio, et d'autres parties invisibles apparaître.

J'ai trouvé ce dessin intéressant qui illustre bien cela :

http://media4.obspm.fr/public/AMC/pages_galaxies/images_texte/

Une particularité des ondes radio est qu'elles ont pu être utilisées longtemps avant l'envoi de satellites dans l'espace, puisque les ondes radio traversent beaucoup mieux l'atmosphère que la plupart des ondes d'autre longueur.

[PierreJL 191]

Tout d'abord merci à Dg2 pour sa réponse complète et également merci à Cédric Perrouriefh pour l'avoir illustré...

Y-a-t-il un équivalent de la pollution lumineuse pour la radioastronomie?

[Superfulgur 16 128]

Oui, les émissions radio humaines... Télévision, radio, communications, communications militaires, c'est un bruit de fond énorme.

[ChiCyg 0]

PierreJL,
Une thèse qui donne une réponse assez complète à tes questions, d'abord, pour la première question, dans l'introduction, qui situe le rôle et les ressources de la radioastronomie et, pour les problèmes d'interférence avec les émissions humaines, tout le reste de la thèse : http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/31/99/39/PDF/Cedric_DV.pdf

dg2 aurait pu aussi parler des masers (qui sont des lasers à des fréquences radio) qui apparaissent dans les atmosphères des étoiles évoluées en particulier les Mira et les semi-régulières à 1665 et 1670 MHz pour les molécules OH, et à plus haute fréquence pour SiO et H2O. On observe des sources masers dans les queues de comètes et dans des "nuages" interstellaires, dans des régions de formation d'étoile et au centre de certaines galaxies. Il y a même des masers (dopés ) au méthanol !

[dg2 2 034]

En fait, j'en avais implicitement parlé, puisque ce sont avec les masers, de très faible extension spatiale, que l'on peut faire de l'astrométrie avec des galaxies proches. C'est par ce biais qu'a été mis en évidence le mouvement propore de M33. Paradoxalement, aucun maser exploitable n'avait jusque là été trouvé dans M31 pour faire de même, alors que la galaxie est quand même largement plus grosse que M33. Ceci dit, cela a changé depuis les derniers sondages : http://arxiv.org/abs/1103.4788 qui ont trouvé suffisamment de sources pour mesurer d'ici deux ou trois ans le mouvement propre d'Andromède, ce qui présente un intérêt scientifique tout à fait notable (au-delà de la seule dynamique du Groupe Local).

[biver 6 625]

La question c'etait a quoi sert l'imagerie interferometrique en radio pour la cosmologie ou plus generalement la radioastronomie (Je caricature )?

Car je dirai que la premiere chose c'est que 80% de l'astrophysique n'est pas de l'imagerie (ou du moins une majorite), et que s'il n'y avait que la spectroscopie/photometrie visible, on ne verrai que la partie emergee de l'iceberg...

Pour ce qui est de la spectroscopie, les emissions moleculaires se repartissent entre l'infra-rouge et la radio sub-millimetrique a decimetrique:
Em gros, sans la radioastronomie, on ne connaitrait quasiment rien de la composition moleculaire de l'univers et en particulier du systeme solaire...

Nicolas

[ChiCyg 0]

biver a écrit :

quote:

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Em gros, sans la radioastronomie, on ne connaitrait quasiment rien de la composition moleculaire de l'univers et en particulier du systeme solaire...

---

Oui et non, dans le visible (et même, pour certaines dans l'ultraviolet) on "voit" quand même les molécules de C2, CH, CN, CO, MgH, NH, OH, SiH, SiO, TiO, H2O (la liste est loin d'être exhaustive). Par exemple, dans le soleil, les bandes de CH vers 430 nm.

Mais il est évident que tout le spectre électromagnétique apporte de l'information.

[biver 6 625]

Le total de molecules (et radicaux, ions) detecte a ce jour dans l'espace est de l'ordre de 170 (constituees de 2 a plus de 12 atomes)... en visible/proche UV on observe surtout des radicaux (C2, C2, OH, CH, NH, NH2).. pour H2O c'est le plus souvent en IR/ Radio depuis l'espace car du sol l'atmosphere n'est pas tres transparente... en visible je ne crois pas.

Une des molecules les plus souvent observees dans l'univers est CO par ses raies radio (mais aussi un peu en IR et en UV).

Nicolas

[muller 418]

En radio:

la raie principale de l'hydrogene, HI a 21 cm ... tombe dans le domaine radio:
Etude de la rotation des galaxies ... et decouverte de la masse manquante

- decouverte des pulsars

- du fond de rayonnement cosmologique

- le rayonnement synchrotron pique en radio, emis par les electrons relativistes par exemple dans les jets des trous noirs

En radio millimetrique et submm:

- pic d'emission de la poussiere froide (a 10-30 K)

- raies moleculaires (plus de 150 molecules detectees dans le milieu interstellaire, la liste s'allonge)

- la presence de poussiere cache les zones de formation stellaire intense, l'extinction etant bien moindre en radio, cela permet de sonder en profondeur les processus de formation stellaire

- la formation stellaire passe par une etape ou le gaz devient dense et froid dans des grands nuages moleculaires, pan, c'est en radio qu'on peut suivre ca

- la molecule de CO est apres H2 la plus abondante. H2 n'est qu'exceptionellement excitee et quasi-invisible, il serait dommage de se priver du luxe d'observer CO, qui sert a quantifier le contenu de gaz moleculaire

- etude de la cinematique des objets par effet Doppler sur les raies moleculaires:
- observations de la composition et cinematique des disques protoplanetaires
- rotation du gaz moleculaire dans les galaxies

- etude des galaxies a grand redshifts, dont certaines tres obscurcies par les poussieres, quasi-invisibles en optique

- etude des envelopes circumstellaires autour des etoiles evoluees (en fin de vie) qui crachent une quantite importante de matiere dans le milieu interstellaire, en grande partie sous forme moleculaire

- etude des atmospheres des planetes du Systeme solaire depuis le sol, des cometes aussi (pour faire plaisir a Nicolas)

comme je fatigue je m'arrete la, la liste est encore longue.
Non vraiment, moi je me pose plutot la question: a quoi sert l'astronomie optique ???

(bon je suis peut etre biaise, travaillant en radio millimetrique)

[Superfulgur 16 128]

Euh, oui, mais nan, la découverte de la masse manquante est due au génial Fritz Zwicky, en 1933...

[Ce message a été modifié par Superfulgur (Édité le 27-01-2012).]

[dg2 2 034]

Je parlais de la mise en évidence directe de la matière noire en tant que particules. Hors détecteur terrestre, elle se fera(it) par la combinaison du rayonnement gamma de l'annihilation des particules de matière noire, les paires électron position également produites, et du rayonnement synchrotron radio généré par les paires électron position lors de leur voyage dans le cjamp magnétique galactique. La contribution radio à cette triple signature est essentielle pour confirmer la partie hautes énergies.

[Superfulgur 16 128]

Euh, oui, mais nan je répondais à muller...

[ChiCyg 0]

quote:

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Non vraiment, moi je me pose plutot la question: a quoi sert l'astronomie optique ???

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Euh, pas grand chose découverte du Soleil, de la Lune, de Vénus, Jupiter, Mars, Saturne, Mercure, de quelques comètes et étoiles, des lois de Kepler, de la gravitation universelle de Newton, et quelques broutilles de ce genre

[PerrouriefhCedric 4 123]

Ça sert surtout à flatter la rétine des amateurs

[Alain MOREAU 7 330]

Muller :
"Non vraiment, moi je me pose plutot la question: a quoi sert l'astronomie optique ???"
Moi j'irais même plus loin : à quoi sert d'avoir des yeux ?
(heureusement que les aveugles ne peuvent pas nous lire !-)

[PierreJL 191]

Merci à ChiCyg, Superfulgur, Biver, Muller, Dg2, Cédric Perrouriefh,
et à Alain MOREAU pour avoir participé.

Alors, vive la radioastronomie !