Astrophysique radio

L'observation de l'Univers dans le domaine radio a débuté dans les années 1930, après la détection inattendue d'ondes radio en provenance du Centre Galactique par Karl Jansky en 1931. Suite à cette découverte, les premières observations dédiées à des fins astrophysiques ont révélé une émission radio dominée par des sources non-thermiques, c'est à dire des objets astronomiques émettant du rayonnement via des électrons relativistes (accélérés jusqu'à des vitesses très proches de celle de la lumière). Cette découverte précoce a démontré que de nombreux environnements astronomiques sont capables d'accélérer des particules jusqu'à des vitesses relativistes, ouvrant vers le domaine de l'astrophysique des hautes énergies et des rayons cosmiques.

Depuis lors, de nombreux observatoires radio performants ont été construits à travers le monde, et sont en opération quasi 24 heures par jour. Plusieurs observatoires radio de classe mondiale opèrent en mode interférométrique, permettant de combiner le signal collecté par des dizaines d'antennes.

GMRT

Une des antennes du Giant Metrewave Radio Telescope, India.


L'étude des sources non-thermiques est basée sur la mesure de l'émission radio synchrotron. Ce rayonnement est émis par des électrons relativistes en mouvement hélicoïdal autour de lignes de champ magnétique. Cette emission est donc exploitée comme indicateur d'accélération de particules dans les sources astronomiques. Les émetteurs synchrotron radio galactiques sont typiquement des résidus de supernova, des binaires massives à divers stades de leur évolution, ou encore certains objets stellaires jeunes. A l'échelle extragalactique, ces émetteurs sont principalement les noyaux actif de galaxies et les amas de galaxies. Les mesures radio constituent par conséquent un outil puissant pour identifier des sources non-thermiques, and donc des accélérateurs de particules en général.

A côté de l'émission synchrotron, l'étude radio d'objets astronomiques permet d'étudier leur éventuelle émission thermique. Cette émission est produite par des électrons libres (non-relativistes) subissant une accélération en présence de protons ou autre noyaux dans le palsma. Cela se produit notamment dans les jets thermiques d'objets stellaires jeunes ou dans les vents stellaires d'étoiles massives. Ces objets peuvent donc être des sources dites composites, présentant tant une émission radio thermique que non-thermique. Les études radio peuvent donc fournir une grande abondance en d'informations à propos de ces objets.

CWB

Vue schématique d'une binaire massive présentant une émission radio thermique et non-thermique.