chime-canada
Les observations avec l’Observatoire fédéral de radioastrophysique nécessitent des techniques anciennes: un carnet et un stylo. Mais à mon arrivée, je dois quand même éteindre mon enregistreur numérique et mon téléphone portable, et les ranger dans une cage de Faraday, un treillis métallique qui empêche les signaux électromagnétiques parasites de s’échapper. Le but est d’empêcher toute interférence avec le plus récent radiotélescope de l’observatoire de l’expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (CHIME).

CHIME pourrait aider à répondre à un mystère de longue date

Par une journée claire et froide de janvier, Nikola Milutinovic est debout sur le portique qui longe l’un des quatre plats en forme de cuvette de CHIME, long de 100 mètres. Milutinovic, ingénieur scientifique à l’Université de la Colombie-Britannique (UBC) à Vancouver, analyse leurs surfaces réfléchissantes à la recherche de neige, qui passe généralement à travers le treillis métallique, mais parfois s’enlève et gèle. Des collines couvertes de neige l’entourent, protégeant CHIME des tours de téléphonie mobile, des émetteurs de télévision et même des fours à micro-ondes des villes voisines. « Si vous allumiez un téléphone portable sur Mars, CHIME pourrait le détecter », explique-t-il.

Ses capacités sont idéales 

La carrière de CHIME n’est ni si faible ni si proche. Le télescope est plus petit et moins cher que d’autres observatoires radio. Mais par chance, de par sa conception, ses capacités sont idéales pour sonder ce qui pourrait être le nouveau mystère le plus intrigant de l’astronomie: les signaux provenant de l’Univers lointain, appelés « fast radio bursts » (FRB). Découverts en 2007, les FRB sont si brillants qu’ils apparaissent dans les données comme un pic dans les Rocheuses canadiennes à proximité. Son électronique est assez rapide pour détecter les pics et les pulsations, qui ne durent que quelques millièmes de seconde.
Quelques jours seulement avant ma visite, CHIME – encore dans sa phase de redressement – avait fait les gros titres de la presse mondiale pour avoir détecté 13 nouveaux signaux radio, portant le total à plus de 60. Très peu de théories existent pour les expliquer. Une des rares choses que les chercheurs savent avec certitude, de par la nature des pulsations, est qu’elles viennent de loin au-delà de notre voie lactée. Mais en un instant, chaque événement est terminé, avant que les astronomes n’aient pu détecter la provenance de cette lumière.
Les astronomes croient que les FRB doivent être compacts pour produire des impulsions aussi courtes et extrêmement puissantes pour être vus à de si grandes distances. Pensez aux étoiles à neutrons ou aux trous noirs ou à quelque chose de plus exotique. Les FRB peuvent se répéter – bien que, étrangement, seulement deux des douzaines connues semblent le faire. La répétition pourrait exclure des explosions, des fusions ou d’autres événements cataclysmiques ponctuels. Ou encore, les FRB solitaires et répétés peuvent provenir différentes sources – les théoriciens ne le savent tout simplement pas.

CHIME fournira plus de FRB

Ce dont ils ont besoin, ce sont des nombres: davantage d’événements et, surtout, plus de répétitions, qui peuvent être localisés dans un environnement particulier d’une galaxie lointaine. CHIME fournira cela en scrutant le ciel avec une sensibilité élevée. Ses creux ne bougent pas, mais ils observent une bande de ciel d’un demi-degré de large, qui s’étend d’un horizon à l’autre. Alors que la Terre tourne, CHIME balaie tout le ciel septentrional.
Sarah Burke-Spolaor, astrophysicienne à la West Virginia University à Morgantown, affirme que sa sensibilité et son large champ de vision lui permettront d’observer un volume de l’Univers 500 fois plus grand que celui du radiotélescope Parkes en Australie, qui a découvert la premier FRB et 21 autres. « CHIME a juste accès à cela toute la journée, tous les jours », dit-elle. Une fois que la phase de mise en service de CHIME sera terminée plus tard cette année, les scientifiques pensent qu’il pourrait trouver jusqu’à deux douzaines de FRB par jour. « Dans un an, ce sera le découvreur dominant des FRB », déclare Edo Berger, astrophysicien à l’Université de Harvard.
CHIME-FRB-chasse
Le télescope au look étrange a été un travail d’amour pour la petite équipe derrière lui – le travail est le mot-clé. Un entrepreneur a assemblé les plats en tapissant les auges avec un treillis métallique en acier réfléchissant les ondes radio. Mais les chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique, de l’Université de Toronto et de l’Université McGill à Montréal ont minutieusement rassemblé tout le reste. Cela comprend 1 000 antennes fixées sous le portique dans chaque foyer, 100 km de câbles et plus de 1 000 processeurs informatiques logés dans des conteneurs blindés contre les radiations.
« Tout le monde a mis la main sur ce télescope », a déclaré Milutinovic, qui surveille le télescope et ses systèmes informatiques. Ce n’est pas juste un travail de bureau. Dans un domaine où les télescopes de premier plan coûtent des milliards, CHIME n’a coûté que 20 millions de dollars canadiens et devrait avoir un impact hors de proportion avec son prix. « CHIME montre que vous pouvez construire un télescope qui fait l’actualité du monde à un prix très avantageux », a déclaré Milutinovic.

Une chasse à l’hydrogène

Rien de tout cela ne faisait partie de la description de travail original de CHIME. En 2007, un groupe de cosmologistes canadiens a eu l’idée de construire un télescope bon marché pour mesurer la distribution 3D à travers l’Univers de nuages ​​de gaz hydrogène, qui luisent faiblement aux fréquences radio. Selon Keith Vanderlinde de l’Université de Toronto, l’objectif était de cartographier les ondulations de la densité de la matière créée peu après le big bang et de cartographier leur expansion au cours de l’histoire cosmique.
CHIME serait également une excellente machine pour étudier les pulsars. Les pulsars sont des étoiles à neutrons qui projettent des rayons électromagnétiques hors de leurs pôles tout en tournant comme un phare céleste, parfois des milliers de fois par seconde. Les astronomes sur Terre détectent ces faisceaux sous forme d’impulsions métronomiques d’ondes radio. CHIME surveillera 10 pulsars à la fois, 24 heures par jour, pour détecter les sauts dans un chronométrage parfait pouvant résulter du passage des ondes gravitationnelles dans l’espace intermédiaire.
Lors de la conception de CHIME, peu de gens pensaient aux FRB car le premier, découvert en 2007 dans les données archivées du télescope Parkes, était une énigme. La mesure de dispersion était élevée, ce qui signifiait que l’impulsion était répartie sur plusieurs fréquences, car les électrons libres dans l’espace intergalactique avaient ralenti les ondes radio basse fréquence de la rafale de manière disproportionnée. La mesure de dispersion élevée suggérait que l’éclatement provenait à des milliards d’années-lumière, bien au-delà de notre groupe local de galaxies.
La pulsation était toujours brillante, suggérant que l’énergie de cette source était un milliard de fois supérieure à celle d’un pulsar. Cependant, sa courte durée signifiait que la source ne pouvait pas dépasser 3 000 kilomètres car les signaux ne pouvaient pas traverser un objet plus gros assez rapidement pour qu’il puisse agir à l’unisson et produire une seule impulsion courte. Un pulsar de la taille d’une ville pourrait s’intégrer dans cet espace. Mais comment un pulsar pourrait-il exploser si puissamment?

Des origines cosmiquement très éloignées

Les astronomes ont été tentés de considérer ce premier éclat comme un mirage. Mais ce n’était pas une anomalie: les données archivistiques de Parkes ont révélé une autre impulsion en 2012. Puis, après une mise à niveau avec de nouveaux instruments numériques, Parkes en a détecté quatre autres en 2013, toutes avec des mesures de dispersion élevée, suggérant des origines cosmiquement très éloignées.
Ce document « m’a fait croire que c’était réel », déclare Victoria Kaspi, astronome à l’Université McGill de Montréal, qui travaillait à l’intégration de la surveillance des pulsars avec CHIME.
Le document a également suscité une prise de conscience: CHIME pourrait également être adapté pour rechercher des FRB. « Vicky m’a appelé et m’a dit: » Vous savez, cela ferait également une bonne machine pour détecter les FRB » « se souvient Ingrid Stairs, une collaboratrice de Kaspi’s à l’UBC.
À mesure que les observateurs amassent de nouveaux FRB, différentes catégories d’événements peuvent émerger, offrant peut-être des indices sur ce qui les déclenche. Les FRB peuvent également provenir de types spécifiques de galaxies, ou de régions à l’intérieur de celles-ci, ce qui pourrait permettre aux théoriciens de faire la distinction entre les noyaux galactiques actifs et d’autres objets compacts en tant que sources. « Nous avons besoin de statistiques et de contexte », a déclaré Metzger.
CHIME-FBR-chasse-canada
Dans les années à venir, d’autres observateurs des FRB seront mis en service, notamment les analyses d’intensité de l’hydrogène et d’analyse en temps réel en Afrique du Sud et le Deep Synoptic Array en Californie. Grâce à leur large éventail de cuvettes, ces deux installations localiseront les FRB dans le ciel – une chose que CHIME ne peut pas faire pour le moment. « Ils optent tous pour la localisation car ils savent que CHIME va nettoyer les statistiques », explique Scholz.
L’équipe de CHIME, pour ne pas être en reste, elle élabore une proposition visant à ajouter des stabilisateurs, des auges plus petites situées à des centaines de kilomètres, qui enregistreront les mêmes événements sous un angle différent et aideront ainsi les chercheurs à les localiser. « Avec tous ces nouveaux efforts, il y aura des progrès substantiels dans les prochaines années », a déclaré Metzger.

CHIME fait face à de petits problèmes

Pour le moment, alors que la phase de mise en service de CHIME est terminée, le travail de Milutinovic est de veiller à ce qu’il continue de faire son travail. «C’est la météo qui nous pose le plus de problèmes»: la chute des creux, les canicules estivales qui affectent le système de refroidissement de l’électronique.
Ensuite, il y a l’herbe qui créer un risque d’incendie. Chaque été, l’observatoire invite les éleveurs à faire paître leur bétail sur place – non seulement pour être proches des voisins, mais aussi parce que les vaches émettent moins d’interférences radio que les tondeuses à gazon. Mais ils ne peuvent pas paître dans les environs de CHIME car ils risquent de mâcher des câbles électriques. Milutinovic s’appuie donc sur des tondeuses à moteur diesel qui, faute de bougies d’allumage, posent moins de problèmes d’interférence.
Mais il aspire à un outil encore meilleur de coupe d’herbe haute résolution. « Nous avons pensé avoir une chèvre pour CHIME. » Souhaitons-lui bonne chance car où se trouve CHIME est un endroit très vaste elle passera donc de longues heures à brouter.
Source : Science
Crédit photo sur Unsplash : Jeremy Thomas Luke Tanis / Robson Hatsukami

Un télescope canadien pourrait expliquer les mystérieux signaux radiomartinEspace
Les observations avec l'Observatoire fédéral de radioastrophysique nécessitent des techniques anciennes: un carnet et un stylo. Mais à mon arrivée, je dois quand même éteindre mon enregistreur numérique et mon téléphone portable, et les ranger dans une cage de Faraday, un treillis métallique qui empêche les signaux électromagnétiques parasites...