ISO dans l'histoire de l'astronomie infrarouge

Après l'époque héroique des télescopes embarqués à bord de fusées dans les années 60 et 70, et malgré plusieurs expériences ballon dès les années 70 [Boisse et al.(1981),Gispert et al.(1982), et références citées] et des mesures au sol dans les quelques fenêtres atmosphériques de l'infrarouge proche et moyen, l'astronomie infrarouge n'a connu un dèveloppement intense qu'en 1983 avec la mission spatiale IRAS, Infrared Astronomical Satellite [Neugebauer et al.(1984)], developpé par les Etats-Unis, le Royaume Uni et les Pays-Bas. Avec 4 bandes d'observation à 12, 25, 60 et 100 $\mu$m, IRAS a effectué un relevé de 96% du ciel, offrant à la communauté des données encore utilisées pour la cosmologie, l'étude des galaxies, du milieu interstellaire de notre Galaxie ou de notre Système Solaire.

En 1989 le satellite américain COBE, Cosmic Background Explorer [Mather et al.(1991),Boggess et al.(1992), par exemple], est lancé avec à son bord trois instruments: DIRBE, Diffuse Infrared Background Experiment, un photomètre multibande absolu (2 à 240  $\mu$m) destiné à mesurer le fond extragalactique infrarouge, DMR, Differential Microwave Radiometer, un radiomètre différentiel destiné à mesurer les anisotropies du fond cosmologique, et FIRAS, Far Infrared Absolute Spectrophotometer, un spectromètre Michelson absolu sensible de 100 $\mu$m à 3 mm destiné à mesurer le spectre du corps noir cosmologique. COBE a effectué un relevé complet du ciel en mesure absolue, mais avec une résolution spatiale moindre qu'IRAS. L'analyse des données de COBE a notamment permis de déterminer le spectre du corps noir cosmologique, et de détecter pour la première fois ses fluctuations ainsi que le fond extragalactique infrarouge.

Parallèlement, se développe une instrumentation embarquée en avion, comme le télescope de 0.9 m du KAO (Kuiper Airborne Observatory) de la NASA. Le bruit de fond de l'atmosphère et de l'environnement immédiat de l'avion limitent la sensibilité, mais le grand diamètre du télescope permet d'atteindre de bonnes résolutions spatiales. SOFIA [Becklin(1997), Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy] son successeur, abrite un télescope de 2.5m dans un Boeing 747 et devrait voler en 2002.

Au début des années 90, seules les données ``tout le ciel'' d'IRAS et COBE étaient disponibles en infrarouge lointain. ISO, le premier observatoire infrarouge jamais lancé, car IRAS et COBE n'observaient pas en mode pointé, a permis d'obtenir des données meilleures d'un facteur jusqu'à 100 en résolution et 1000 en sensibilité: c'est ce que l'on a appellé la ``révolution ISO''. Mentionnons le satellite japonais IRTS qui a observé durant 28 jours en 1995 7% du ciel en mode balayage entre 1 $\mu$m et 1 mm, et l'échec de la mission WIRE de la NASA en 1998 qui devait effectuer plusieurs relevés profonds en infrarouge proche pendant une durée de 3 mois.

Figure 2.3: L'instrument ISOPHOT. Image ESA.

Le successeur d'IRAS et COBE sera japonais, IRIS, et observera à partir de 2003 le ciel en mode balayage entre 30 et 200 $\mu$m.

Le successeur d'ISO sera SIRTF, Space Infrared Telescope Facility, satellite de la NASA dont le lancement est prévu début 2002. Le télescope de 85 cm refroidi passivement illuminera 3 instruments dans un cryostat plus petit que celui d'ISO mais avec une durée de vie d'au moins 3 ans (et peut-être 5): MIPS, Multiband Imaging Photometer for SIRTF avec 3 caméras à 24, 70 et 160 $\mu$m, IRAC, Infrared Array Camera, caméra observant à 3.6, 4.5, 5.8 et 8 $\mu$m, et IRS, Infrared Spectrometer, spectromètre observant entre 5 et 38 $\mu$m avec des résolutions spectrales entre 50 et 600. Le gain en résolution spatiale et en sensibilité atteint au maximum 10 par rapport à ISO, et la grande surface des détecteurs ainsi que la stratégie de balayage permettront d'observer plus profond beaucoup plus rapidement.

A plus long terme, vers 2007, deux satellites européens, FIRST et Planck vont jouer un rôle majeur dans l'astronomie infrarouge et submillimétrique. FIRST [Pilbratt & Ran(1999), Far Infrared and Submillimeter Space Telescope], est un observatoire cryogénique de 3.5 m sensible entre 60 et 670 $\mu$m (avec ses instruments: PACS, Photoconductor Array Camera and Spectrometer, SPIRE, Spectral and Photometric Imaging Receiver, et HIFI, Heterodyne Instrument for FIRST), alors que Planck [Bonnet et al.(1999), par exemple] est un télescope cryogénique de 1.5 m destiné à faire un relevé complet du ciel dans 10 bandes, de 350 $\mu$m à 3 mm (avec HFI, High Frequency Instrument, et LFI, Low Frequency Instrument), donnant pour la première fois des données à grande résolution spatiale et sensiblité sur tout le ciel dans ces bandes spectrales.