ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)

Les champs de recherche d'A.L.M.A.

Les questions qu'A.L.M.A. permet d'aborder sont nombreuses, et les résultats de sa première année d'observations, présentés lors d'une conférence à la fin de 2012, couvrent l'astrochimie, la formation des étoiles et leur évolution, la formation des exoplanètes, la formation des galaxies et l'observation, parmi celles-ci, des plus lointaines (décalage spectral z ≈ 7) [le décalage spectral permet de connaître la distance nous séparant d'un objet céleste donné : plus z est grand, plus cet objet est éloigné], en particulier lorsque leur noyau est actif (présence d'un trou noir) ou qu'elles ont été affectées d'une lentille gravitationnelle (détournements des rayonnements). En effet, entre, d'une part, l'émission du fond cosmologique émis à z ≈ 1 000 et observée par la mission spatiale Planck, et, d'autre part, l'émission de lumière des galaxies proches (z ≈ 1), s'est étendue la grande période de l'âge sombre (dark age) où se sont progressivement formées les galaxies. Cette période, encore quasi inconnue, devient accessible avec A.L.M.A., puisque le rayonnement ultraviolet alors émis se trouve décalé par l'expansion de l'Univers et devient observable dans le domaine submillimétrique. S'agissant d'objets moins lointains, A.L.M.A., en observant finement les collisions entre galaxies, en traçant les propriétés des nuages moléculaires géants qu'elles contiennent et qui aboutissent à la formation des étoiles lors de ces collisions, explore un domaine qui n'est accessible à aucun autre instrument existant de performance comparable. Ainsi l'observation, au printemps de 2013, d'un champ limité de la taille apparente de la Lune permit en quelques minutes la détection de 126 galaxies lointaines, à l'intense émission infrarouge caractéristique de la formation d'étoiles. Ici encore, l'expansion de l'Univers décale cette émission dans le domaine spectral d'A.L.M.A.

Le deuxième domaine d'A.L.M.A. est celui de la formation des planètes. On sait que celles-ci se forment dans les disques de gaz et de poussière qui accompagnent la formation des étoiles. Des centaines d'exoplanètes sont connues depuis la découverte de la première en 1995, et ce domaine de recherche est devenu un des plus actifs de l'astronomie contemporaine. Faire l'image du disque protoplanétaire et en mesurer les écoulements de matière ou la composition chimique, y déceler les sillons vides de matière et laissés par les planètes en formation sont autant d'observations que les résolutions angulaire et spectrale d'A.L.M.A. autorisent. Une des difficultés actuelles est de comprendre comment, dans un disque, les grains microscopiques de poussière s'agrègent en blocs de taille croissante, jusqu'à former des noyaux cométaires, puis des planètes, sans que des collisions détruisent ce processus de croissance, ou accrétion. En 2012, A.L.M.A. a permis de découvrir la présence de pièges à poussière (dust trap) dans un disque, c'est-à-dire une région au sein de laquelle les poussières sont protégées et peuvent grossir pendant un temps suffisant pour former une planète. Avec A.L.M.A., on a également découvert la présence de gros grains, de taille millimétrique, autour de naines brunes. Il s'agit d'une observation surprenante, qui implique que ces objets, très nombreux dans la Galaxie, puissent aussi être entourés de planètes rocheuses formées à partir de tels grains. Nul doute qu'au rythme de découverte d'exoplanètes, tant par des instruments spatiaux (Corot, Kepler) que par des observatoires au sol (H.A.R.P.S., N.A.C.O. puis Sphere sur le V.L.T.), la contribution d'A.L.M.A. soit essentielle pour connaître ces exoplanètes.[...]