L'observatoire le plus puissant permettant de détecter les événements cosmiques les plus extrêmes

Publié par Redbran le 05/02/2020 à 08:00
Source: © Union européenne, [2020] / CORDIS
Les rayons gamma sont 10 billions de fois plus énergétiques que la lumière visible et notre Univers en génère beaucoup lorsque se produisent des événements extrêmes. Un réseau de télescopes de nouvelle génération va bientôt sonder le cosmos à la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) de ces signaux pour élucider les mystères de phénomènes tels que les trous noirs et les supernovae.


© CTAO/M-A. Besel/IAC (G.P. Diaz)/ESO

Le spectre électromagnétique (Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes en terme de fréquence,...) (EM) désigne la gamme continue et infinie de fréquences et longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde...) associées de tous les types de rayonnements EM, "transportés" par des particules appelées photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...) possédant l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) correspondante. La lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) ne représente qu'une petite plage (La géomorphologie définit une plage comme une « accumulation sur le bord de mer de matériaux d'une taille allant des sables fins aux blocs ». La plage ne se limite donc pas aux étendues de sable fin ; on trouve...) de fréquences au milieu du spectre EM. Les rayons gamma se situent à l'extrémité du spectre correspondant aux hautes fréquences – à vrai dire, la gamme de fréquences des rayons gamma est si vaste et mal connue qu'elle ne possède pas de limite supérieure bien définie.

L'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) est le générateur de rayons gamma le plus puissant. Si les infrastructures actuelles de mesure des rayonnements de haute énergie ont révélé des indices alléchants sur les mystères qui se cachent derrière les rayons cosmiques, elles ont également suggéré que nous avons à peine entrevu la partie émergée de l'iceberg. Le spectaculaire observatoire du Cherenkov Telescope Array (CTA) ouvrira une nouvelle fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.) sur les événements les plus extrêmes de l'Univers. Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) CTA-DEV, financé par l'UE, fait passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) le CTA de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de conception à la phase de mise en œuvre, en se consacrant à la construction d'infrastructures, à la gouvernance et à la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...), ainsi que leurs...) avec le public.

Il y a un temps et un lieu pour tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) et, pour le CTA, c'est ici et maintenant que ça se passe

Depuis 2003, la génération actuelle de détecteurs terrestres de rayons gamma a fait passer le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'objets connus émettant des rayons gamma de 10 à plus de 150. En 2008, le consortium CTA a été créé pour concevoir la prochaine génération de détecteurs avec la précision et la sensibilité nécessaires pour étendre ce catalogue d'objets connus et en décupler le nombre. Aujourd'hui, plus de 1 500 scientifiques et ingénieurs de 31 pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent sous...) faisant partie du consortium, des actionnaires provenant de 11 pays et une organisation (Une organisation est) intergouvernementale travaillent ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble),...) pour concrétiser cette initiative.

Federico Ferrini, directeur général de CTAO gGmbH, l'entité juridique provisoire mise en place pour préparer la mise en œuvre du CTA, déclare: "Le CTA est né d'une idée formulée par quelques personnes dans une salle il y a plus de 10 ans et aujourd'hui, nous avons en main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe destiné à saisir et manipuler des...) les accords relatifs aux sites, nous disposons de prototypes fonctionnels pour tous les modèles de télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter...) proposées et un important travail de caractérisation et de conception des sites est en cours. La construction devrait commencer en 2021."

Le CTA sera le premier observatoire terrestre de rayons gamma ouvert à la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et...) internationale. Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) proprement dites seront effectuées par des opérateurs, les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) et les outils d'analyse étant ensuite mis à la disposition du chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) principal dans des formats de données communs. Au bout d'environ un an, les données seront rendues publiques et accessibles aux communautés de l'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...), de la physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que...) et d'autres domaines.

Accélérer les découvertes et la compréhension

Avec plus de 100 télescopes répartis sur deux sites dans les hémisphères nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) et grâce à sa capacité à couvrir une énorme plage d'énergie photonique allant de 20 gigaélectronvolts à 300 téraélectronvolts (TeV), le CTA surpassera largement les performances et le potentiel des instruments actuels. "De plus, son champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vision plus large et sa sensibilité décuplée permettront au CTA de scruter le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) des centaines de fois plus vite que les télescopes TeV précédents", ajoute Federico Ferrini.

Le potentiel scientifique du CTA est énorme, car il vise à obtenir de nouvelles informations sur les sources cosmiques de rayons gamma, notamment les trous noirs, les débris de supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais fantastiquement grande de sa luminosité. Vue depuis la...), les pulsars, les systèmes binaires et même l'insaisissable matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des...).

Le CTA changera fondamentalement notre vision de l'univers des hautes énergies, d'une façon qui marquera les générations futures. "Nous pourrons observer les sources de rayons gamma de façon plus détaillée, identifier de nouvelles sources et peut-être élucider certains des plus grands mystères de l'Univers, comme la nature de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe...) noire. Bien entendu, les découvertes inattendues seront les plus passionnantes", conclut Federico Ferrini.
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