Première lumière de HESS-II, le plus grand télescope gamma au monde
Publié par Adrien le 01/08/2012 à 00:00
Source: CNRS
Le télescope HESS-II (1), situé en Namibie, a été mis en service le 26 juillet 2012 à 0h43 (heure de Paris). Équipé d'un miroir de 28 mètres de diamètre, HESS-II est le plus grand télescope gamma jamais construit à ce jour. Avec ce nouveau géant, l'observatoire international H.E.S.S., auquel contribuent le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français...) et le CEA, permettra de découvrir de nombreuses nouvelles sources cosmiques de haute 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.) et de caractériser les phénomènes les plus violents de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

Dans l'Univers, les trous noirs supermassifs, les amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe de galaxies, même si la frontière entre groupe et amas n'est pas clairement...), les supernovæ, les étoiles doubles et les pulsars jouent le rôle d'accélérateurs naturels de particules cosmiques (électrons, ions...). Ces particules y acquièrent une très grande énergie, produisant des rayons gamma (2). Lorsque ces rayons atteignent l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre, ils se détruisent en une gerbe de particules secondaires, qui émettent un flash très ténu de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) bleutée, la lumière Cherenkov. C'est cette lumière que les télescopes gamma, comme HESS-II, peuvent détecter.

HESS-II s'ajoute aux instruments de l'observatoire H.E.S.S., jusque-là composé de quatre télescopes de 12 mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre...), en fonctionnement depuis 2004 et dédiés à l'étude de l'Univers violent.


L'observatoire international Hess 2, en Namibie.
© Clementina Medina / CEA-Irfu

Le fonctionnement de HESS-II

La caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) électronique du nouveau télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...) pourra détecter la lumière Cherenkov avec un "temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d'exposition" de quelques milliardièmes de secondes, une rapidité quasiment un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un...) de fois supérieure à celle d'une caméra normale. D'une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du...) de trois tonnes, cette caméra est suspendue à 36 mètres au-dessus du miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine, qui, pour...) principal du télescope: pointée à la verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.), cette installation atteint alors la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) d'un immeuble de vingt étages. En dépit de sa taille et de ses 600 tonnes, HESS-II pourra pivoter deux fois plus rapidement que les autres télescopes de H.E.S.S., afin de répondre immédiatement aux alertes de sursauts gamma, ces signaux d'explosions qui arrivent soudainement de n'importe où dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.).

La caméra et son système électronique intégré représentent l'essentiel de la contribution française dont le maître d'œuvre est l'IN2P3 (L'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) est un institut de recherche fondamentale du CNRS dont le domaine de recherche est...) du CNRS (3). Le CEA s'est investi dans le développement d'une puce dédiée, composante clé de l'électronique. Pour la réalisation de cette électronique, les laboratoires français se sont appuyés sur l'expertise acquise lors de la construction des caméras des quatre premiers télescopes, ainsi que sur un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) de partenaires industriels.

Plus d'une centaine de sources cosmiques de rayons gamma de très haute énergie ont été recensées à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et...), dont une majorité grâce à l'observatoire H.E.S.S. Le télescope HESS-II permettra d'étudier de façon plus détaillée les processus à l'œuvre dans ces objets du cosmos (trous noirs supermassifs, supernovae...), et de découvrir de nouvelles sources - voire des sources de nature encore inconnue - en détectant les rayons gamma dans une gamme d'énergie plus basse, jusque-là inexplorée.

HESS-II ouvre également la voie à la réalisation du CTA (Cherenkov Telescope Array), réseau de télescopes Cherenkov, défini comme une très haute priorité par les physiciens des astroparticules et les agences de financement en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...). Le CTA permettra, grâce à la mise en réseau de plusieurs télescopes, d'élargir les gammes d'énergie détectables et d'affiner la résolution des résultats.

La collaboration internationale H.E.S.S.

Leader en Europe et dans le monde (Le mot monde peut désigner :), la collaboration H.E.S.S. réunit actuellement 180 chercheurs issus de 28 laboratoires de 12 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...) différents, principalement en Allemagne et en France. La collaboration a obtenu une riche moisson de résultats scientifiques largement reconnus au niveau international. Ces résultats ont également été possibles grâce aux moyens informatiques du Centre de calcul de l'IN2P3 du CNRS. La collaboration H.E.S.S. a notamment été récompensée en 2006 par le prix Descartes Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) et en 2010 par le prix Bruno Rossi, décernés respectivement par la Commission européenne et par la Société américaine d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs...).

Les laboratoires français impliqués dans H.E.S.S.

- APC ; Laboratoire Astroparticule et cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) (CNRS/Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre...) Diderot/CEA/Observatoire de Paris),
- IPAG ; Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) de planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains microscopiques jusqu'aux planètes géantes...) et d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers (étoiles,...) de Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier),
- IRFU ; Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (CEA),
- LAPP ; Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de 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 leurs...) (CNRS/Université de Savoie),
- LLR ; Laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS/École polytechnique),
- LPNHE ; Laboratoire de physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :) et de hautes énergies (CNRS/UPMC/Université Paris Diderot),
- LUPM ; Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier 2),
- LUTh ; Laboratoire "Univers et théories" (Observatoire de Paris/CNRS/Université Paris Diderot)

Notes:

(1) HESS: "High Energy Stereoscopic System"
(2) Certains rayonnements gamma proviennent de vestiges du Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles...)
(3) Institut national de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) et de physique des particules du CNRS
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