Polarisation (astronomie)

La polarisation de la lumière en astronomie a été observée dans la lumière des étoiles par les astronomes William Hiltner et John S. Hall en 1949. Subséquemment, des théories développées par Jesse Greenstein et Leverett Davis, Jr. font de sorte qu'à partir des données de polarisation, il soit possible de retracer les champs magnétiques interstellaires. Bien que la rayonnement thermique intégrée d'une étoile ne soit pas généralement polarisée à la source, la poussière interstellaire peut être alignée par un champ magnétique, lui imposant ainsi, sur de grandes distances, une polarisation via un phénomène de diffusion. Il est également possible que la lumière soit polarisée à la source, si la photosphère est asymétrique, via la polarisation de limbe. Pour les étoiles de type Ap, une polarisation planaire émanant directement de la source est observée[1].

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Soleil

Pour ce qui est de la lumière du Soleil, des polarisations circulaire et linéaire (en) ont toutes deux été observées. La polarisation circulaire est en majeure partie due à des effets de transmission et absorption dans des régions fortement magnétiques de sa surface. Un autre mécanisme produisant ce type de polarisation est le mécanisme d'alignement à l'orientation.

La lumière du spectre solaire est polarisée linéairement à différents endroits de la surface, par effet de polarisation de limbe, mais considérées globalement, ces polarisations s'annulent entre elles. La polarisation linéaire dans les lignes spectrales (raies spectrales) provient habituellement de la diffusion anisotrope de photons sur des atomes et ions qui peuvent eux-mêmes devenir polarisés par cette interaction. Le spectre linéarisé du Soleil est souvent appelé spectre solaire secondaire.

L'effet Hanle fait que la polarisation atomique peut être modifiée par de faibles champs magnétiques, donc la polarisation des photons diffusés peut également être modifiée. Ceci fournit un outil pour l'étude des champs magnétiques stellaires[2].

Autres sources astronomiques

Des sources de radiation astronomiques de lumière cohérente démontrent aussi de la polarisation, par exemple dans les masers astronomiques d'hydroxyle ou de méthanol, ainsi que de lumière incohérente, par exemple dans les galaxies actives et la radiation radio des pulsars (dont on spécule toutefois la cohérence[3]). En plus de fournir de l'information sur l'émission de radiation et leur diffusion, la polarisation sonde le champ magnétique interstellaire dans notre galaxie ainsi que dans les radiogalaxies via l'effet Faraday.

La polarisation du fond diffus cosmologique est aussi utilisée pour étudier la physique du tout début de l'univers[4],[5]. Il est suggéré que les sources astronomiques de lumière polarisée sont responsables de la chiralité des molécules biologiques sur Terre[6].

Références
  1. S. Bagnulo, Observations of magnetic Ap stars at the Pic-du-Midi Observatory: From broadband linear polarization measurements with STERENN to spectropolarimetry with MuSiCoS, Magnetism and Activity of the Sun and Stars, Toulouse, France, 2003.
  2. (en) Egidio Landi Degl'Innocenti, Polarization in Spectral Lines, Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, , 890 p. (ISBN 1-4020-2414-2)
  3. Dipanjan Mitra, Janusz Gil et George I. Melikidze, Unraveling the Nature of Coherent Pulsar Radio Emission, The Astrophysical Journal Letters, Volume 696, Numéro 2, 2009 doi:10.1088/0004-637X/696/2/L141.
  4. Latham A. Boyle, PJ Steinhardt et N Turok, « Inflationary predictions for scalar and tensor fluctuations reconsidered », Physical Review Letters, vol. 96, no 11,‎ , p. 111301 (PMID 16605810, DOI 10.1103/PhysRevLett.96.111301, Bibcode 2006PhRvL..96k1301B, arXiv astro-ph/0507455)
  5. Max Tegmark, « What does inflation really predict? », JCAP, vol. 0504, no 4,‎ , p. 001 (DOI 10.1088/1475-7516/2005/04/001, Bibcode 2005JCAP...04..001T, arXiv astro-ph/0410281)
  6. (en) S. Clark, « Polarised starlight and the handedness of Life », American Scientist, vol. 97,‎ , p. 336–43 (DOI 10.1511/1999.4.336, Bibcode 1999AmSci..87..336C)
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