|
|
|
Nos outils pour sonder l'univers La radioastronomie(V)
Avec l'invention de la radio, Thomas Edison fut
probablement le premier à reconnaître la possibilité d'écouter les signaux
émis par les étoiles. Le professeur A.Kennelly, un associé d'Edison suggéra
en 1890 une expérience allant dans ce sens. Dans une lettre adressée à un
astronome de l'Observatoire Lick, il proposait notamment : "Simultanément aux perturbations électromagnétiques qui nous viennent
du Soleil, et que nous percevons, comme vous le savez, sous forme de lumière et
de chaleur, des perturbations sur des longueurs d'ondes plus grandes sont
parfaitement plausibles. S'il en était ainsi, nous pourrions les convertir en
son". Bien que son expérience ne fut pas concluante, son projet allait
donner naissance à une innovation étonnante, la radioastronomie.
Historiquement, c'est Karl Jansky[9], ingénieur de la compagnie Bell Telephone qui réussit en 1930 à intercepter les premières émissions en provenance de l'univers, où apparemment il n'y avait aucune source de rayonnement visible. Par la suite, des détecteurs plus sensibles et offrant une meilleure résolution furent développés, donnant naissance à toute une génération de radiotélescopes. Ils permirent de localiser les points d'où provenaient ce rayonnement qui furent dénommés des "radiosources". Parmi ceux-ci nous retrouvons les pulsars et les quasars.
Tous les corps produisant un rayonnement sont détectables
par un radiotélescope : il peut s'agir des parasites engendrés par un générateur
de courant, un moteur, un interrupteur, la décharge d'un néon, les émissions
d'un satellite artificiel, tout comme l'émission
naturelle des atomes d'un nuage de gaz, d'une planète ou des étoiles d'une
galaxie. Pour déterminer l'origine des phénomènes radioélectriques, il est
bon de rappeler que le pouvoir séparateur (PS, exprimé en seconde d'arc) est lié à la longueur d'onde
(l) par
la formule reprise ci-dessous.
avec l, la longueur d'onde en millimètres D, le diamètre du collecteur en millimètres 206265 est déduit de la parallaxe (1 pc/1 UA) On remarque de suite qu'en radioastronomie, la surface collectrice devient rapidement gigantesque si l'on souhaite une résolution similaire aux télescopes optiques. On peut travailler à quelques dizaines de gigahertz, mais ici les composants au silicium sont inutilisables... La seule solution consiste à utiliser une base interférométrique et d'intégrer les résultats par ordinateur (VLA, VLBA). Le record est détenu par un réseau de 18 radiotélescopes répartis sur les cinq continents et reliés par interférométrie (VLBI). La résolution optimale atteint un dix millième de seconde d'arc. Ce principe est couramment utilisé pour étudier les objets les plus éloignés de l'espace.
L'avantage de la radioastronomie apparaît lorsque la lumière est arrêtée par la présence de nuages de matière obscure qui cachent certaines régions du ciel. Cette matière laisse passer le rayonnement radioélectrique et de plus grande longueur d'onde. Mais ici encore, en fonction du spectre étudié, une partie du rayonnement sera diffusée ou absorbée par la matière. Les corps célestes produisent également un rayonnement thermique perturbateur, sans compter les émissions interstellaires (les étoiles jeunes), le rayonnement du corps noir à 2.7 K. sans parler de l’activité industrielle du “village global”. Tous ces "parasites" réduisent nos fenêtres astronomiques. Dans les meilleurs cas, en faisant usage des bases interférométriques et des algorithmes de corrections informatiques (DSP), la radioastronomie permet de sonder l'univers avec une résolution supérieure à celle des instruments optiques. Elle est toutefois surpassée par les détecteurs rayons X des observatoires orbitaux.
L'avenir de la radioastronomie est dans l'espace. Si l'astronomie optique interférométrique est encore à ses débuts sur le mont Paranal au Chili, cela relève déjà de la routine pour les ondes radios. Suite aux premiers essais réussis du projet américano-japonais VSOP (VLBI Space Observatory Program) de 1997 dont le but était de tester la technique d'interférométrie espace-Terre, l'étape suivante sera l'installation sur orbite d'un ou plusieurs radiotélescopes. Le projet ARISE (Advanced Radio Interferometry between Space and Earth) de la NASA par exemple est un interféromètre utilisant des radiotélescopes orbitaux et terrestres dont la résolution devrait atteindre 10 microsecondes d'arc, 50 fois supérieure à la meilleure résolution des télescopes du Chili ! Il bénéficiera d'une antenne parabolique gonflable de 25 m de diamètre et ne pèsera que 1700 kilos. La date de son lancement n'a pas encore été fixée.
L'astronautique L'astronautique couvre un champ d'études scientifiques et techniques extrêmement étendu, depuis la chimie des mélanges propulsifs (les pergols), l'étude des matériaux et la mécanique des fluides, jusqu'aux expériences de biologie spatiale, de physique et d'astronomie sans ignorer les disciplines développées plus haut. Pluridisciplinaire, l'astronautique représente un ensemble d'un grand intérêt par les découvertes qu'elle entraîne dans notre vie de tous les jours. Elle nous libère des contraintes terrestres et nous permet d'améliorer nos conditions physiques dans l'espace. Elle facilite les découvertes sur la nature des corps célestes et nous permet d'améliorer notre technologie. Si le sujet vous intéresse, je vous propose de consulter le dossier spécial que j’ai rédigé sur l'astronautique pour tout savoir sur cette technologie de pointe et son potentiel. A consulter : Astrophysical Missions (ESA)
Aujourd'hui nous avons les moyens de percer les secrets de nos origines grâce à des observatoires orbitaux hors du commun scrutant toute la gamme des rayonnements électromagnétiques, de la lumière visible (HST) au rayons gamma et X (INTEGRAL) en passant par les microondes (COBE), l'infrarouge proche ou lointain (IRAS, ISO, Spitzer, etc). L'avenir voit plus grand, plus loin et avec plus de précision encore. D'ici 2010 des dizaines de projets d'envergure sont planifiés pour ne citer que le futur interféromètre spatial Planet Imager, l'observatoire infrarouge FIRST, le projet d'interférométrie radio ARISE, l'interféromètre gravitationnel LISA ou le futur télescope spatial JWST.
Observer, écouter ou analyser le spectre électromagnétique dans ces divers rayonnements ne satisfait pas la curiosité des chercheurs. La démarche de la communauté scientifique ne peut pas s'arrêter une fois que les praticiens (astrophysiciens, radioastronomes, etc) ont fermé la porte de leur observatoire. Les théoriciens (mathématiciens, physiciens, cosmologistes, etc) ont besoin de connaître les résultats obtenus au cours de ces programmes d'observation pour élaborer leurs théories et éventuellement prédire des faits nouveaux que les praticiens tenteront d'observer. Dans un premier temps, les résultats des mesures sont mis à disposition de la communauté, laquelle en tirera toute l'information nécessaire pour mieux comprendre le phénomène, l'observant sous différents protocoles, différents rayonnements, etc. Le rôle de l'astronome et du physicien au sens général, comme de tout scientifique, est d'essayer de comprendre en reproduisant à petite échelle ce qu'il a observé. Cela a commencé avec le prisme qui reproduisait les couleurs de l'arc-en-ciel et le spectre des étoiles et se poursuit aujourd'hui avec les accélérateurs de particules qui tentent de découvrir les particules manquantes à la classification taxonomique quantique et les superordinateurs qui essayent de simuler les propriétés des objets célestes et de l'Univers. Dernier chapitre
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
